质子交换膜燃料电池双极板流场设计及其流动特性研究文献综述

 2022-01-09 05:01

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文献综述

文 献 综 述 质子交换膜燃料电池双极板流场研究进展1.PEMFC研究背景和意义21世纪以来,环境保护和经济发展关系的处理一直受人关注,随着石油煤炭等传统能源的不断消耗,以及污染问题的日益严峻,如何寻找一种可替代的高效清洁能源是目前全世界各国都在积极开发研究的方向。

燃料电池是一种可以把储存在燃料和氧化剂里面的化学能直接转化为电能的一种装置,当从外部向燃料电池内部进行不间断提供燃料和氧化剂,它可以连续发电。

质子交换膜燃料电池(PEMFC)可以将燃料过程中化学能在不通过的热功转换过程下直接转变成电能[[]]而且具有高功率密度,启动速度快,噪音低,使用寿命长以及没有排放等优点,质子交换膜燃料电池因其诸多优点而极可能成为替代传统动力装置的新型能源装置,成为研究热点之一。

2.PEMFC研究发展在20世纪60年代期间,美国通用电气GE首先研制出了PEMFC,并且将它应用在了美国Gemini航天飞机的辅助电源上,但是由于质子交换膜的寿命短的问题,PEMFC并没有能够在航天领域得到进一步推广应用。

20世界70至80年代期间,美国杜邦公司研制出了迄今为止世界上最有代表性以及使用最广泛的Nafion膜。

在这之后,加拿大巴拉德公司在PEMFC的成本,寿命以及产量方面都取得了显著突破。

随着国内外对PEMFC的不断深入研究,各种研究成果不断涌现,商业化的进程逐渐加快使PEMFC在交通,发电等方面都得到了广泛的利用。

3.PEMFC基本结构及工作原理一个质子交换膜燃料电池是由数个单体电池组成的,有扩散层,膜电极,双极板,端板等部件。

流场板和膜电极是燃料电池中最为关键的组件,单体燃料电池通常含有阴极和阳极两个流场板,氢阳极中氢气发生氧化反应产生水合质子和电子,氧阴极中发生还原生成水,电子通过外电路负载到达阴极,质子则通过质子交换膜到达阴极并且与水反应产生能量。

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