（工程热物理专业论文）直接甲醇燃料电池多孔电极两相渗流模拟实验研究.pdf

华北电力大学硕士学位论文 摘要 直接甲醇燃料电池( d m f c ) 集中了质子交换膜燃料电池的优点，是燃料电池未 来发展的重要方向从d m f c 多孔电极两相传质方向入手，把研究重心放在对流道 内c o ：的处理上。有异于传统观点认为应尽可能高效得从阳极流场中移除c o ， 已有研究在d m f c 的阳极流场注入c o ，提高了燃料电池的性能。在此基础上，对 d m f c 模型进行合理简化，建立物理模型，搭建两相渗流实验台并对其建立数学 模型，通过实验观测与理论分析相结合的方式，得出电极入口流动条件对多孔 渗流的各种影响，最后通过与文献中的d m f c 电池性能实验结果相对比，验证了 研究的有效性，希望能为d m f c 的设计和改进提供一些参考。 关键词：直接甲醇燃料电池，两相流，渗流，多孔介质 a b s t r a c t d i r e c tm e t h a n o lf u e lc e l l ( d m f c ) w h i c hc o n c e n t r a t e sa l lm e r i to fp r o t o n e x c h a n g em e m b r a n ef u e lc e l l ，i s f u t u r ed e v e l o p m e n td i r e c t i o no ff u e lc e l l s t h i s p a p e rs t a r t sw i t ht h ed i r e c to fg a s - l i q u i dm a s st r a n s f e ro fp o r o u se l e c t r o d ei nd m f c ， f o c u so nh o wt od i s p o s et h e c 0 2 i nc h a n n e l c o n t r a r yt oc o n v e n t i o n a lc o n c e p t i o n w h i c ht h i n k ss h o u l dg e tr i do ft h ec 0 2a ss o o na sp o s s i b l ef r o mt h ea n o d ef l o w f i e l d e x i s t i n gi n v e s t i g a t ef i n d st h a ta ne x t e r n a la d d i t i o no fn o n - r e a c t i o ng a s e st o t h ea n o d ef l o wf i e l do fad i r e c tm e t h a n o lf u e lc e l ll e a dt oi m p r o v e dc e l lp e r f o r m a n c e o nt h eb a s i so ft h i s ，w ec a r r yo u ts i m p l i f i c a t i o no nt h em o d e lo fd m f c ，b u i l dt h e p h y s i c a lm o d e l ，b u i l dt h ee x p e r i m e n tp l a t f o r m a tt h es a m et i m e ，w eb u i l dt h e m a t h e m a t i c a lm o d e t h r o u g ht h ew a yofe x p e r i m e n to b s e r v e sa n dt h e o r e t i c a l a n a l y s i s ，w ee d u c et h ei m p a c t so fe l e c t r o d ee n t r a n c ef l o wc o n d i t i o no v e rp e n e t r a t i o n i np o r o u sm e d i a f i n a ll y , w ec o n t r a s to u rr e s u l tw i t he x p e r i m e n to ft h ep e r f o r m a n c e o fd m f ci ne x i s t i n gd o c u m e n t ；a c c o r d i n g l yv e r i f yt h ev a l i d i t yt h a tw es t u d y w e h o p ep r o v i d eaf e wr e f e r e n c e st ot h ed e s i g na n da m e l i o r a t i o no fd m f c c a oy o n g c h u n ( t h e r m a lp o w e re n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f d ux i a o z e k e yw o r d s ：d m f c ，t w op h a s ef l o w ，p e n e t r a t e ，p o r o u sm a t e r i a l 华北电力大学硕士学位论文 摘要 直接甲醇燃料电池( d m f c ) 集中了质子交换膜燃料电池的优点，是燃料电池未 来发展的重要方向从d m f c 多孔电极两相传质方向入手，把研究重心放在对流道 内c o ，的处理上。有异于传统观点认为应尽可能高效得从阳极流场中移除c o ， 已有研究在d m f c 的阳极流场注入c o ，提高了燃料电池的性能。在此基础上，对 d m f c 模型进行合理简化，建立物理模型，搭建两相渗流实验台并对其建立数学 模型，通过实验观测与理论分析相结合的方式，得出电极入口流动条件对多孔 渗流的各种影响，最后通过与文献中的d m f c 电池性能实验结果相对比，验证了 研究的有效性，希望能为d m f c 的设计和改进提供一些参考。 关键词：直接甲醇燃料电池，两相流，渗流，多孔介质 a b s t r a c t d i r e c tm e t h a n o lf u e lc e l l ( d m f c ) w h i c hc o n c e n t r a t e sa l lm e r i to fp r o t o n e x c h a n g em e m b r a n ef u e lc e l l ，i sf u t u r ed e v e l o p m e n td i r e c t i o no ff u e lc e l l s t h i s p a p e rs t a r t sw i t ht h ed i r e c to fg a s - l i q u i dm a s st r a n s f e ro fp o r o u se l e c t r o d ei nd m f c ， f o c u so nh o wt od i s p o s et h ec 0 2i nc h a n n e l c o n t r a r yt oc o n v e n t i o n a lc o n c e p t i o n w h i c ht h i n k ss h o u l dg e tr i do ft h e c 0 2a ss o o na sp o s s i b l ef r o mt h ea n o d ef l o w f i e l d e x i s t i n gi n v e s t i g a t ef i n d st h a ta ne x t e r n a la d d i t i o no fn o n r e a c t i o ng a s e st o t h ea n o d ef l o wf i e l do fad i r e c tm e t h a n o lf u e lc e l ll e a dt oi m p r o v e dc e l lp e r f o r m a n c e o nt h eb a s i so ft h i s ，w ec a r r yo u ts i m p l i f i c a t i o no nt h em o d e lo fd m f c ，b u i l dt h e p h y s i c a lm o d e l ，b u i l dt h ee x p e r i m e n tp l a t f o r m a tt h es a m et i m e ，w eb u i l dt h e m a t h e m a t i c a lm o d e t h r o u g ht h ew a yo fe x p e r i m e n to b s e r v e sa n dt h e o r e t i c a l a n a l y s i s ，w ee d u c et h ei m p a c t so fe l e c t r o d ee n t r a n c ef l o wc o n d i t i o n o v e rp e n e t r a t i o n i np o r o u sm e d i a f i n a l l y , w ec o n t r a s to u rr e s u l tw i t he x p e r i m e n to ft h ep e r f o r m a n c e o fd m f ci ne x i s t i n gd o c u m e n t ；a c c o r d i n g l yv e r i f yt h ev a l i d i t yt h a tw es t u d y w e h o p ep r o v i d eaf e wr e f e r e n c e st ot h ed e s i g na n da m e l i o r a t i o no f d m f c c a oy o n g c h u n ( t h e r m a lp o w e re n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f d ux i a o z e k e yw o r d s ：d m f c ，t w op h a s ef l o w ，p e n e t r a t e ，p o r o u sm a t e r i a l 华北电力大学硕士学位论文 主要符号表 声明尸明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文 华北电力大学硕士学位论文 3 2 2阳极入口气体流速对渗流的影晌 实验目的：关闭阴极入口，不从阴极注入气体，给定阳极入口的液体流速，只 改变阳极入口的气体流速，观察阴极渗流量的变化。以得到阳极入口的气体流速对 渗流的影响。， 实验步骤：阳极入口液体的注入速度分别取5 m l m i n ，1 0 m l n f i n ，2 0 m l m i n 。 先往流道中通入液体一段时间，然后在保证液体注入流速不变的前提下，向阳极流 道注入二氧化碳，在气、液的流速稳定后，开始对渗流量进行采集，同时a 1i c a t 流量计对气、液相信息进行采集，确认数据有效后再对下一组二氧化碳注入流速下 的渗流量进行采集，最后对数据进行处理，实验结果如图2 6 所示。 实验现象：在阳极流道内，当气体流速较小时，气相呈一个个小气泡，随液相 流动，随着气体流速逐渐增大，气泡不断聚并，流道内流型由泡状流向塞状流过渡， 液体流速进一步增大，流道内流型转化为弹状流，且气弹体积越来越大，直至占据 整个横截面，阴极渗流量波动大。 实验结论；当阳极入口液体量恒定，渗流量随着阳极入口气体量的增大呈现先 增大后减少的趋势。 3 2 3阴极入口气体流速对渗流的影响 实验目的：关闭阳极气体入口，不从阳极注入气体，给定阳极入口的液体流速， 只改变阴极入口的气体流速，观察阴极渗流量的变化。以得到阴极入口的气体流速 对渗流的影响。 实验步骤：阳极入口液体的注入速度分别取6 m l n f i n ，1 0 m l m i n ，2 0 m l n f i n 。 先往流道中通入液体一段时间，然后在保证液体注入流速不变的前提下，向阴极流 道注入氧气，在气、液的流速稳定后，开始对渗流量进行采集，同时a 1 i c a t 流量 计对气、液相信息进行采集，确认数据有效再对下一组氧气注入流速下的渗流量进 行采集，最后对数据进行处理。实验结果如图2 - 7 所示： 实验现象：渗流过来的液体迅速被气体冲刷带走，最初能看见少量小液塞，随 着气体流速的增大，难以用肉眼观察流型。 实验结论：当阳极入口液体量恒定，渗流量随着阴极气体流速的增大，呈现的 趋势为：先增大，然后逐渐趋子稳定，继续增大阴极气体流速，渗流量反而会减少。 华北电力大学硕士学位论文 2o 24681 0 1 21 41 8 xg s s f l o w ( c c m ) ( a ) 阳极入u 液体流速为5 c c m o51 01 52 0 xg s s f l o w ( c c m ) ( b ) 阳极入u 液体流速为l o c c m 01 02 04 05 0 x 弘i f l o w ( c a n ) ( c ) 阳极入口液体流速为2 0 c e m 图2 - 6阳极入口气体流速对渗流的影响 2 0 8 6 4 2 o 8 6 4 2 2 2 1 1 1 1 1 o o o o 一i基z，矗)各霉暑昌f品芑嚣-， 2 o 8 6 4 2 0 8 6 4 2 0 2 2 1 1 1 1 1 o o o o o (u一唇z，mv夸=葺曩暑f。膏盘。 o 5 0 5 o 3 2 2 1 1 (u一暑冬暑)参召置曩暑亨。矗da。 华北电力大学硕士学位论文 02 0 4 06 08 0 1 0 01 2 0 xg a s f l o w ( c c m ) 1 ) 阳极入u 液体流速为6 c c m 1 4 1 2 1 0 o 8 o 6 o 4 0 2 o o o 2 04 08 01 0 01 2 0 xg s s f l o w ( c c m ) ( b ) 阳极入u 液体流速为l o c c m o2 04 01 0 01 2 0 xg f l o w ( 伽) ( c ) 阳极入口液体流速为2 0 c c m 图2 7阴极入口气体流速对渗流的影响 6 4 2 0 8 6 4 1 ， 1 1 o 0 o 一暑_皇q一夸口目矗暑寸q锄贯臣。 4 2 o 8 6 4 2 1 1 1 o o 0 o 一暑一_鲁n、暑)h=-口曩毒矿爵厶口。n 一口一_置n一夸墨葺曩暑f p矗厶q备 华北电力大学硕+ 学位论文 3 2 4 本文实验结果与实际电池性能实验结果比较 ( 1 ) w w y a n g 等1 4 1 在实验中通过改变甲醇燃料的入口流速来改变电池性能 燃，实验结果发现：阳极流道中的流速对电池性能影响很大，极限电流密度随着甲 醇燃料入口流速的增大而增大。 c + 4 1c u r t e a t 如雌i t y i 蜘。 、 图2 8 不同阳极流速下电池性能曲线图f 1 4 】 ( 2 ) h y a n g 等【1 5 】在实验中+ jd m f c极侧注入不参与反应的c o + 气体，得到电 池的性能益线图( 如图3 7 所示) 。甲醇的流速定为0 5 m l m i n ， c 0 2 的注入速度分 别取0 ( 即不注入c 0 2 气体) ，0 4 3 ，0 9 5 ，3 1 0 和4 5 0 m l m i n 。实验结果发现：当 c 0 2 的注入速度为0 4 3m l m i n 时，电池性能比不注入气体时更好，电池最大功率提 高了11 2 。但是随着c q 注入量的增大( 到4 5 m l m i n l j 寸) ，电池性能开始下降。 。一一 工二i1 f_ df-1l 、 名辱， 一奢- j 、心 r 一 l j 1i 扎1 ”h吻 l ， ：j i 、 龟 i 、： ? 矿 鞠奎 1 l i ) ( 一一- 1 5 0 m l m i l l 4 鸭 _ 懋 t - - _ 一- j m f “ f 一一一2 一 f 0 | _ 一一_ t 璐m l c 1 0 i 、 l - bf l1 1 4 1 3 1a l lm l a 4c t 。 口em e c 0 2t s j e c 0 0 u 1 。i 。i i 。 图2 - 9c d 2 气体注入对电池性能的影响1 2 4 ” 蛄 ” ： 。 一羞喜墨蕾o 华北电力大学硕士学位论文 将燃料电池性能曲线图和模型渗流性能曲线图相对比，发现阳极入口条件对渗 流量的影响和燃料入口条件对电池性能的影响存在一致性。对照图2 - 5 和图2 8 ， 随着阳极入口液体流速的增大，渗流量增加，电池性能也相应提高；对照图2 6 和 图2 - 9 ，随着阳极注入气体流速的增大，渗流量在初期得到迅速提升，随着气体流 速的进一步增大逐渐下降，同样，电池性能也表现为在注入二氧化碳较少时得到较 大提升，然后逐渐降低。通过实验结果的对比，证明了本文对模型的简化是合理的， 在此基础上进行的实验研究是有效的，我们的研究成果对改善d m f c 性能具有正确 的指导意义。 3 3 本章小结 本章针对两相渗流实验系统的流程，详细介绍了实验段的设计，加工，和整个 实验台的搭建过程，并对实验系统的各个组成部分和主要仪器进行了介绍。实验中 必须等到实验系统运行稳定后才能进行数据采集，在实验过程中，必须保证实验系 统的主要参数不能发生变化。 通过几组实验从不同的角度对该问题展开讨论，出实验结果得出： ( 1 ) 当阳极侧注入气体流速恒定时，阴极出口的渗流量随着阳极入口液体注入流速 的增大而增大； ( 2 ) 当阳极侧入口液体流速恒定时，阴极出口的渗流量随着阳极入口气体流速的增 大，先增大后减少； ( 3 ) 当阳极侧气液流速均保持恒定时，阴极出口的渗流量随着阴极气体流速的增大， 先增大，然后逐渐趋于稳定，继续增大阴极气体流速，渗流量反而会减少； 最后将实验结果与现有的燃料电池实验结果作对比，验证了两相渗流实验对真 实d m f c 具有指导价值。 华北电力大学硕士学位论文 第四章实验结果分析 为了更好地对实验结果进行分析，根据观察到的流道内的流动特征，首先对实 验段各部分进行数学建模，为更好的解释实验现象和探索其内部机理奠定理论基 础。在此基础上，针对各种实验特征，对实验结果进行合理解释。 4 1数学模型意义 d w t f c 中涉及一系列物理化学过程，包括组元传递、动量传递、热量传递、多重 电化学反应等同时进行。这些过程中涉及到的变量都存在内在的关联性，要对电池 的设计和运行进行优化就必须先理解其中复杂的传输现象。要完全通过实验的手段 对d m f c 内部传输机理进行定量解释是很困难的，而数学模型就为阐明其内部的传 输机理和局限性提供了重要的工具，因此建立实验段的数学模型是很有必要的。 目前发表的关于d m f c 数学模型的文献主要可分为两类：经验模型和机理模型。 经验模型发展简单的经验方程来预测特定电池特定工况下的极化曲线，而机理模型 则逐一考虑电泡中发生的各种过程：热量传递、动量传递、多组分的传递以及电化 学反应等。经验或者半经验模型的优势在于其简单的结构，清晰的含义，计算的方 便。当需要对电池堆中的众多单电池的性能同时进行预测以得到电池堆的性能时， 经验模型明显的显示出其特点，而此时用机理模型来预测甚至是不可能操作的。但 是从实验数据得到的经验模型往往只适用于特定的电池系统，或者有限的运行参数 范围，某些重要的参数如组分浓度分布、温度分布、电流密度分布都无法得到。 4 2 数学模型的建立 我们工作的目标是建立等温条件下，液态供料式d m f c 中二维、两相质量传输 模型，有针对性地对界面传递影响因素的作用机制进行验证，进行具有渗透边界的 微细通道内气液两相流动系统的实验研究。下面针对简化后的物理模型( 如图2 - 4 所示) ，分别对阴极、多孔层和阳极流道使用适当的两相流模型进行数学建模。 4 2 1 扩散层 多孔渗流实验核心在多孔层，因此首先对扩散层进行数学建模。基于多孔介质 内经典的多相流理论，建立多孔介质内( z + ) 二维、稳态、两相质量 传输模型如下： 质量守恒： 0 咂岛“，) = m t ( 1 i q u i dp h a s e ) ( 4 1 ) 2 6 华北电力大学硕+ 学位论文 咂岛) = 巍 ( g a sp h a s e )( 4 2 ) 式中，u 是流动和多孔介质区域整个横截面上的表面速度矢量，去，表示液相质 量变化量，诜表示气相质量变化量。 动量守恒： 坼= 一x 量v p , ( 1 i q u i dp h a s e ) ( 4 3 ) 驴乏 ( g a sp h a s e )( 4 4 ) 式中，k 是多孔介质的绝对渗透率，七，表示某一项的相对渗透率，也是某一相 单独饱和度的函数，b 是液相的相对渗透率，k 是气相的相对渗透率。 液体相对渗透率：1k = s 3 ( 4 5 ) 气体相对渗透率：k = ( 1 一s ) 3 ( 4 6 ) 气相和液相压力之间的差值取决于毛细压力： p c = b 一所= o c o s o 。( e k ) o 5 ( s ) ( 4 7 ) 这里的j ( s ) 代表l e v e r e t t e 方程，s 是多孔介质中液体的饱和度。 ( s ) ：f l 4 1 7 ( 1 - s ) - 2 - 1 2 0 ! l - s ) + 1 2 6 3 ( 1 一s ) 3 o 唼9 0 ，( 鲫2 1 4一2 0 s z + 。 伊(4-8)417s21 2 0 s12 6 3 s 9 0 1 8 0 一 。 伊 将方程( 4 - 3 ) 代入方程( 4 1 ) ，可得： q ( 一向k k n ，i v 乃工 = 嘲# c 4 9 ， 依据方程( 4 7 ) ，用毛细压力和气相压力表示液相压力，并代入方程( 4 - 9 ) ，可得： q - 盟4 p , ( 一警) 卜吨( 纾k k , , 1 v p = 礼 c 4 m ， 由方程( 4 一l o ) 可得，毛细压力鼠和气相压力耽，是液相渗流的动力源，在毛细 压力不变的条件下，液相质量变化的大小主要取决于。的大小。 4 2 2 阴极流道 在d m f c 的阴极，氧气沿流道流动，并通过多孔层到反应层，并在此发生反应 产生水，生成物水以及阳极侧通过渗透和电渗作用传递过来的水，都通过阴极扩散 2 7 华= l 匕电力大学硕士学位论文 层传递到阴极流道，在此被流道中的气流吹扫。阴极入口注入的气流和多孔层渗透 过来的小液滴同时在阴极流道中( o z ) 流动，液体饱和度小，气体饱和度大， 均相雾状流动模型( t h eh o m o g e n e o u sm i s t - f l o wm o d e l ) 能对这类两相流动的传 质过程进行建模，而且因为流道的长度相对于高度要大得多，两相流和与其相关的 质量传输可以看作沿着流动方向的一维问题进行处理。 基于这些简化，液相和气相质量的连续性方程可以分别表示为： v ( 局面) 2 薏( 4 - 1 1 ) v 一i ) 计薏 (4-12) 式中，毛是横截面平均液体体积分量；坼是横截面上液体的平均流速，“。是横 截面上气体的平均流速，在均相雾状模型中m 和 。被假定是相同的，m ，承表示从扩 散层到阴极流道的液体质量流量，辑表示从扩散层到阴极流道的气体的质量流 量。 动量守恒方程： v ( 岛币两) + v 岛( - 一i ) i 习= - v p 一2 成缶i j 司( 4 - 1 3 ， 式中p 是流道内的压力，并认为气体的压力，“。表示两相混合物的体积流量。l 表示两相混合物的摩擦系数，以表示两相混合物的密度。 1 0 = 蜥岛+ ( 1 一西) ( 4 1 4 ) 方程( 4 - 1 3 ) 左边第一项代表液相动能的改变，第二项代表气相动能的改变，最 后一项代表摩擦阻力。 4 2 3 阳极流道 在d m f c 的阳极侧，甲醇溶液在流道流动，并通过多孔扩散层层向反应层传递， 在此发生氧化反应，产生c 识气体，产生的c o , 通过多孔扩散层再返回到阳极流道， 最后被甲醇溶液流带出流道气、液同时在阳极流道( z 比重将减小，从而导致液体渗流动力减 一 小，因此在渗流性能曲线上开始呈现下降趋势。 4 4 本章小节 在模型各层选择适当的两相流模型对其建立数学模型。在阳极流道，用漂移流 模型对两相传质进行模拟；在多孔层，用多孔介质内多相流模型对两相传质进行模 拟：在阴极流道，用均相雾状流模型对两相传质进行模拟。本章的数学模型和上章 3 3 华北电力大学硕士学位论文 的两相渗流实验是有机结合的，模型的选择是根据实验现象的观测，模型的建立能 更好的理解和解释实验现象。 、 华北电力大学硕士学位论文 5 1 结论与分析 第五章结论 本文立足于基础研究，从某一个研究角度对d m f c 电池性能的优化展开讨论， 是一种大胆的尝试。从改善d m f c 电池的性能出发，在综合考虑影响d m f c 性能的各 个因素后，选择了通过改善d m f c 多孔电极的两相渗流状况来对d m f c 进行性能上的 优化。在这个理论思路下本文根据研究的需要对燃料电池模型进行了合理的简化， 去除与两相渗流无关的部件，突出了研究重点，并在此基础上对两相渗流实验的实 验段进行了设计、加工，并按照d m f c 系统进料出料原理搭建了实验台，在实验观 测的基础上对简化后的模型进行了数学建模，对实验现象展开理论分析和合理解 释。 通过对实验中流动现象和流动状念的观察j 首先对阳极侧注入c o , 气体对流道 内流动和多孔层渗透的影响进行了理论分析，认为c o , 气体的注入的确能改善多孔 层的两相渗流。在此基础上我们从几个方面分别展开实验研究，并对实验结果进行 理论解释，最后将实验结果与已有的电池性能实验进行对比，发现两相渗流实验与 电池性能实验存在一致性，验汪了实验对d m f c 性能的优化具有实际的指导意义。 确定了阳极燃料的注入流速对多孔电极渗流的影响，渗流量随流速的增大而增 大，当气体流量较大时，渗流量和液体流速近乎成正比关系，当然，实际d m f c 运 行中，一方面考虑到燃料的节省，另一方面考虑到甲醇穿透质子交换膜而引起电池 性能恶化，燃料的入口流量并不是越高越好； 确定了阳极注入c 0 2 的流速对多孔电极渗流的影响。相对无c 0 2 气体注入时，少 量的c o , 注入对渗流影响较大，表现在渗透量变化曲线的梯度很大，但在达到一个 峰值后渗透量开始持续下降。因此在实际d m f c 运行中如果能寻找一个适当的c o , 注 入速率将对电池的性能提升较大； 确定了阴极注入d 的流速对多孔电极渗流的影响。d m f c 阴极流道中因为反应产 生水，以及阳极渗透过来的水，容易堵塞流道，d 的注入不仅参与反应，而且可对 流道内的水进行吹扫。实验结果表明：随着阴极注入a 的流速的提高，排除的渗流 量会有较大的提升，在流速达到一定量时，渗流量达到一个峰值，继续提高口注入 的流速，渗流量会发生波动，继续提高q 注入流速，渗流量开始呈现下降趋势，但 下降的速度小于上升的速度。因此在实际d m f c 运行中需要对织的注入速度进行优 化，既保证有足够的q 参与反应，也要使d 2 的注入最有利于阴极流道的水被排除。 3 5 华北电力大学硕士学位论文 5 2 本文不足之处及展望 当然，本文还存在一些不足之处： ( 1 ) 对流道内的流动现象的观察不够细致，特别是较高流速下两相流动的流型 难以观察，描述不够细致； ( 2 ) 真实i ) m f c 中产生的二氧化碳从多孔层逸出的状况未能在实验中再现，对 其分析只能停留在机理之上，不够深入； ( 3 ) 来能对流道内的压力分布和压降的变化进行实验研究，不能对渗流的影响 因素进行定量分析； ( 4 ) 两相渗流理论知识储备不足，对实验现象的理论解释不够系统和深入； 本文与其他d m f c 电池性能实验结果进行比较，变化趋势相同，但也存在一些 误差，希望以后能从其它各个方面对d m f c 进行实验模拟，更深入、更全面得阐述 燃料电池内部各因素的影响和相互之间的关系。希望通过对多孔介质两相渗流现象 的研究为改善直接甲醇燃料电泡性能提供所必须的理论基础。 华北电力大学硕士学位论文 参考文献 【1 】黄镇江，刘风君燃料电池及其应用北京：电子出版社2 0 0 5 8 【2 】毛宗强等燃料电池北京：化学工业出版社2 0 0 5 3 【3 】衣宝廉燃料电池原理技术应用北京：化学工业出版社2 0 0 3 7 【4 】卢婷利，梁国正，辛文利，李文锋燃料电池质子交换膜的研究进展化 工新型材料，2 0 0 2 ，3 0 ( 4 ) - 9 一1 2 【5 】王凤娥直接甲醇燃料电池的研究现状及技术进展稀有金属，2 0 0 2 ，2 6 ( 6 ) ： 4 9 8 - - 4 9 9 【6 】 李建玲，毛宗强直接甲醇燃料电池研究现状及主要问题电池，2 0 0 1 ， 3 1 ( 1 ) 【7 】 ks c o t t ，wt a a m a p e r f o r m a n c ea n dm o d e l i n go fad i r e c tm e t h a n o lf u e l c e l l j o u r n a lo f a p p l i e de l e c t r o c h e m i s t r y ，19 9 8 ，2 8 ：2 8 9 2 9 7 【8 】ks c o t t ，wt a a m a m a t e r i a la s p e c t so ft h el i q u i df e e dd i r e c tm e t h a n o lf u e l c e l l j o u r n a lo f p o w e rs o u r c e s ，1 9 9 9 ，7 9 ：4 3 5 9 【9 】 ks c o t t ，wt a a m a e n g i n e e r i n ga s p e c t so ft h ed i r e c tm e t h a n o lf u e lc e l l s y s t e m j o u r n a lo f p o w e rs o u r c e s ，1 9 9 9 ，7 9 ：4 3 5 9 【l0 】pa r g y r o p o u l o s ，ks c o t t ，wmt a a m a g a se v o l u t i o na n dp o w e rp e r f o r m a n c e i nd i r e c tm e t h a n o lf u e lc e l l s j o u r n a lo f a p p l i e de l e c t r o c h e m i s t r y ，1 9 9 9 ，2 9 ：6 6 1 6 6 9 【ll 】pa r g y r o p o u l o s ，ks c o t t ，c a r b o n d i o x i d ee v o l u t i o na n dp o w e rp e r f o r m a n c ei n d i r e c tm e t h a n o lf u e lc e l l e l e e t r o c h m i c aa c t a ，l9 9 9 ，4 4 ：3 5 7 5 3 5 8 4 【l2 】pa r g y r o p o u l o s ，ks c o t t ，p r e s s u r ed r o pm o d d i n gf o rl i q u i df e e dd i r e c t m e t h a n o lf u e lc e l l sp a r tim o d e ld e v e l o p m e n t c h e m i c a le n g i n e e r i n gj o u r n a l ，1 9 9 9 ， 7 3 ：2 1 7 2 2 7 【l3 】pa r g y r o p o u l o s ，ks c o t t ，p r e s s u r ed r o pm o d d i n gf o rl i q u i df e e dd i r e c t m e t h a n o lf u e lc e l l sp a r ti im o d e l b a s e dp a r a m e t r i ca n a l y s i s c h e m i c a le n g i n e e r i n g j o u r n a l ，1 9 9 7 ，7 3 ：2 2 9 2 4 5 【1 4 】tb e w e r ，tb e c k i n a n n ，hd o h l e n o v e lm e t h o df o ri n v e s t i g a t i o no f t w o p h a s e f l o wi nl i q u i df e e dd i r e c tm e t h a n o lf u dc e l l su s i n ga na q u e o u sh 2 0 2s o l u t i o n j o u r n a l o f p o w e rs o u r c e s ，2 0 0 4 ，1 2 5 ：l 一9 f 15 hy a n g ，tsz h a o a d d i t i o no f n o n - r e a c t i n gg a s e st ot h ea n o d ef l o wf i e l do f d m f c sl e a d i n gt oi m p r o v e dp e r f o r m a n c e e l e c t r o c h e m i s t r yc o m m u n i c a t i o n ，2 0 0 4 ，6 ： 1 0 9 8 一1 1 0 3 3 7 华北电力大学硕士学位论文 【l6 】hy a n g ，t sz h a o e f f e c to fa n o d ef l o wf i e l dd e s i g no nt h ep e r f o r m a n c eo f l i q u i df e e dd i r e c tm e t h a n o lf u e lc e l l s e l e c t r o c h i m i c aa c t a ，2 0 0 5 ，5 0 ：3 2 4 3 - - 3 2 5 2 【l7 】h f a n g ，tsz h a o i ns i t uv i s u a l i z a t i o ns t u d yo fc 0 2g a sb u b b l eb e h a v i o ri n d m f ca n o d ef l o wf i e l d s j o u r n a lo f p o w e rs o u r c e s ，2 0 0 5 ，1 3 9 ：7 9 9 0 【l8 】hy a n g ，tsz h a o p r e s s u r ed r o pb e h a v i o ri nt h ea n o d ef l o wf i e l do fl i q u i df e e d d i r e c tm e t h a n o lf u e lc e l l s j o u m a lo f p o w e rs o u r c e s ，2 0 0 5 ，1 4 2 ：1 1 7 1 2 4 19 1gql u ，cyw a n g e l e c t r o c h e m i c a la n df l o wc h a r a c t e r i z a t i o ne rad i r e c t m e t h a n e lf i l e le e l l j o u r n a lo fp o w e rs o u r c e s ，2 0 0 4 ，1 3 4 ：3 3 - - 4 0 【2 0 】pa r g y r o p o u l o s ，ks c o t t ，wmt a a m a h y d r o d y n a m i cm o d e l i n go fd i r e c t m e t h a n o ll i q u i df e e df u e lc e l ls t a c k s j o u r n a lo fa p p l i e de l e c t r o c h e m i s t r y ，2 0 0 0 ，3 0 ： 8 9 9 9 1 3 f 2l 】pa r g y r o p o u l o s ，ks c o t t ，wmt a a m a m o d e l i n gf l o wd i s t r i b u t i o nf o r i n t e r n a l l ym a n i f o l d e dd i r e c tm e t h a n o lf u e lc e l ls t a c k s c h e me n gt e c h n 0 1 2 0 0 0 ， 2 3 ( 11 ) ：9 8 5 - - 9 9 5 【2 2 】rzj i a n g ，cr o n g d e t e r m i n a t i o no fe n e r g ye f f i c i e n c yf o rad i r e c tm e t h a n o l f u e lc e l ls t a c kb yaf u e lc i r c u l a t i o nm e t h o d j o u r n a lo fp o w e rs o u r c e s ，2 0 0 4 ，12 6 ：ll9 一1 2 4 2 3 hd o h l e ，jm e r g e l h e a ta n dp o w e rm a n a g e m e n to fa d i r e c t - m e t h a n o l f u e l - c e l l ( d m f c ) s y s t e m j o u r n a lo f p o w e rs o u r c e s ，2 0 0 2 ，l ll ：2 6 8 - 2 8 2 【2 4 】jca m p h l e t t ，bap e p p l e y t h ee f f e c to fa n o d ef l o wc h a r a c t e r i s t i c sa n d t e m p e r a t u r eo nt h ep e r f o r m a n c eo fad i r e c tm e t h a n o lf u e lc e l l j o u r n a lo fp o w e r s o u r c e s ，2 0 0 l ，9 6 ：2 0 4 2 1 3 一 2 5 】j o a k i mn o r d l u n d ，c y r i lp i e a r d t h ed e s i g na n du s a g eo f av i s u a ld i r e c t m e t h a n o lf u e lc e l l j o u r n a lo fa p p l i e de l e c t r o c h e m i s t r y ，2 0 0 4 ，3 4 ：7 6 3 - - 7 7 0 2 6 】ks c o t t ，pa r g y r o p o u l o s ao n ed i m e n s i o n a lm o d e lo fam e t h a n o lf u e lc e l l a n o d e j o u r n a lo f p o w e rs o u r c e s ，2 0 0 4 ，1 3 7 ：2 2 8 2 3 8 2 7 】hd o h l e ，kw i p p e r m a n n e x p e r i m e n t a le v a l u a t i o na n ds e m i e m p i r i c a l m o d e l i n go fu ic h a r a c t e r i s t i c sa n dm e t h a n o lp e r m e a t i o no fad i r e c tm e t h a n o lf u e l c e l l j o u r n a lo f p o w e rs o u r c e s ，2 0 0 4 ，1 3 5 ：1 5 2 一1 6 4 【2 8 】pa r g y r o p o u l o s ，ks c o t t d y n a m i cr e s p o n s eo