微型直接甲醇燃料電池(Micro direct methanol fuel cell,μDMFC)是直接利用甲醇水溶液作為燃料,空氣中的氧氣作為氧化劑的一種燃料電池,不僅綠色環(huán)保而且能量利用率高,是各種便攜式電子設備的未來理想電源之一,針對μDMFC技術的研究逐漸成為國內外各機構的研究熱點。但μDMFC的實用化還需解決大量基礎科學和工程技術問題,其中氣體擴散層(Gas diffusion layer,GDL)和集流板(Current collector,CC)對燃料電池的輸出性能具有全局性影響,是μDMFC實用化的技術瓶頸之一,本文圍繞這一關鍵問題進行了探索性研究。首先,本文研究了不同氣體擴散層對μDMFC傳質阻力和接觸電阻的影響。GDL和CC是直接甲醇燃料電池的重要組成部分,它們?yōu)榇呋瘎�、電子通道和氣體輸送通道提供了一個支撐層。本文采用不同結構的材料直接作為μDMFC的氣體擴散層。結果表明,三維石墨烯(Three-dimensional graphene,3DG)作為μDMFC的陽極氣體擴散層,泡沫鈦(Foam titanium,FTi)作為μDMFC的陰極氣體擴散層使電池的性能獲得...

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 前言
    1.1 引言
    1.2 直接甲醇燃料電池概述
        1.2.1 μDMFC的結構和工作原理
        1.2.2 μDMFC的電壓降
        1.2.3 μDMFC的應用和發(fā)展
    1.3 μDMFC集流板和擴散層的國內外研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的研究背景與研究內容
2 實驗準備與測試研究
    2.1 引言
    2.2 實驗材料與儀器設備
        2.2.1 μDMFC的設計制造
        2.2.2 實驗材料及物理表征
        2.2.3 實驗儀器和設備
    2.3 μDMFC測試平臺
        2.3.1 實驗平臺
        2.3.2 實驗方案
    2.4 μDMFC性能影響因素
        2.4.1 TiN鍍層的影響
        2.4.2 封裝壓力的影響
        2.4.3 甲醇濃度的影響
    2.5 本章小結
3 擴散層對μDMFC性能的影響
    3.1 引言
    3.2 交流阻抗分析
        3.2.1 交流阻抗原理
        3.2.2 等效電路擬合
    3.3 陽極不同擴散層對μDMFC性能的影響
    3.4 陰極不同擴散層對μDMFC性能的影響
    3.5 本章小結
4 泡沫鈦基集流結構對μDMFC性能的影響
    4.1 引言
    4.2 碳紙作μDMFC氣體擴散層
        4.2.1 碳紙作為陽極氣體擴散層
        4.2.2 碳紙作為陰極氣體擴散層
    4.3 3DG作pDMFC氣體擴散層
        4.3.1 3DG作陽極氣體擴散層
        4.3.2 3DG作陰極氣體擴散層
    4.4 本章小結
5 μDMFC三維模型與結果分析
    5.1 引言
    5.2 模型簡介
        5.2.1 模型簡介
        5.2.2 模型的設計
        5.2.3 模型的構建
    5.3 模型方程
        5.3.1 甲醇溶液傳輸方程
        5.3.2 計算模型
    5.4 模擬結果與分析
        5.4.1 不同陽極擴散層的比較
        5.4.2 不同陰極擴散層的比較
    5.5 本章小結
6 結論
    6.1 全文總結
    6.2 論文的創(chuàng)新點
    6.3 論文的不足
7 展望
8 參考文獻
9 攻讀碩士期間發(fā)表論文情況
10 致謝



本文編號：3804440