直接甲醇燃料电池MEA之理论模拟

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直接甲醇燃料电池工作原理

直接甲醇燃料电池工作原理直接甲醇燃料电池（Direct Methanol Fuel Cell，DMFC）是一种新型的燃料电池，又称为液态燃料电池。

直接甲醇燃料电池是一种以甲醇为燃料，空气氧气为氧化剂，减少CO和NOx等废气的新型、高效、清洁的能源装置，具有绿色环保、高效利用、易储存、方便携带、快速响应、低噪音、简单制造等优点。

本文将详细介绍直接甲醇燃料电池的工作原理。

一、基本组成直接甲醇燃料电池（DMFC）是由质子交换膜（PEM）、阳极、阴极和电子导体等基本组成部分组成。

质子交换膜材料通常是聚合物质子交换膜（PEM），阳极和阴极通常采用的是催化剂，电子导体一般采用碳材料。

质子交换膜和催化剂是直接甲醇燃料电池的核心。

二、工作原理1、阳极反应（氧化反应）直接甲醇燃料电池的阳极为负极，是由催化剂铂（Pt）制成。

阳极反应的化学式为：CH3OH + H2O → CO2 + 6H+ + 6e-在阳极处，甲醇和水分子在催化剂Pt的作用下，分解成质子（H+）和电子（e-）以及CO2的发生氧化反应，同时产生电子流和离子流。

2、阴极反应（还原反应）直接甲醇燃料电池的阴极为正极，也由催化铂制成。

阴极反应的化学式为：3/2O2 + 6H+ + 6e- → 3H2O在阴极处，氧气和质子与电子的结合发生还原反应，并生成水，释放出能量。

3、电子导体直接甲醇燃料电池的阳极和阴极之间，通过电子导体（如碳纤维织物）、质子交换膜（PEM）和电解质（如甲醇）实现电子的传递和离子的传递。

由于阳极和阴极之间没有电子流，故需要引入外部电路来完成电子的流动，这样就可以产生用电能。

4、电化学反应在直接甲醇燃料电池中实际上是一种电化学反应，就是将化学能转化为电能和热能的过程。

化学能转化成电能的具体过程为：在阳极上甲醇分子分解出H+和e-，e-通过电子导体外路，到达阴极上发生与氧气还原的反应，质子通过质子交换膜传递到阴极的反应区域与电子结合形成水。

直接甲醇燃料电池工作原理及特点

直接甲醇燃料电池工作原理及特点随着环保意识的增强和能源危机的日益严重，燃料电池作为一种全新的能源转换技术，受到了越来越多的关注和研究。

直接甲醇燃料电池（Direct Methanol Fuel Cell，DMFC）是其中一种重要的燃料电池类型，具有较高的能量密度、低温度下较高的转化效率、易于使用和储存等优点，已经成为了研究和应用的热点之一。

本文将介绍直接甲醇燃料电池的工作原理及特点。

一、直接甲醇燃料电池的工作原理直接甲醇燃料电池是一种基于氧化还原反应的电化学装置，它将甲醇和氧气直接转化为电能和水，其反应方程式为：CH3OH + 1.5O2 → CO2 + 2H2O + 6e-该反应是在催化剂的作用下进行的。

催化剂通常采用铂、铑等贵金属，可以促进反应的进行，提高转化效率。

甲醇和氧气在电解质中形成离子，通过电解质的离子交换作用，将正负离子分离，形成电流，从而实现了能量的转换。

二、直接甲醇燃料电池的特点1. 高能量密度直接甲醇燃料电池的能量密度较高，可以达到100-150 Wh/kg。

这意味着在同样的质量下，直接甲醇燃料电池可以提供更多的能量，具有更长的工作时间。

因此，它可以被广泛应用于需要高能量密度的领域，如移动电源、航空航天等。

2. 低温度下较高的转化效率直接甲醇燃料电池不需要高温度下才能工作，它的最高工作温度通常在100℃以下。

这意味着它可以快速启动，且不需要复杂的制冷装置。

此外，直接甲醇燃料电池具有较高的转化效率，通常在30%左右，这意味着它可以将更多的化学能转化为电能，从而提高了能源的利用效率。

3. 易于使用和储存直接甲醇燃料电池可以使用液态甲醇作为燃料，甲醇易于存储和携带，可以在任何地方使用。

此外，直接甲醇燃料电池不需要复杂的氢气制备和储存系统，可以直接使用液态甲醇，因此具有更广泛的应用前景。

4. 环保节能直接甲醇燃料电池的反应产物仅为水和二氧化碳，不会产生有害物质，具有极佳的环保性。

此外，直接甲醇燃料电池可以将甲醇的化学能直接转化为电能，不需要通过燃烧等方式进行能量转换，因此具有更高的能源利用效率。

直接甲醇燃料电池的混合模型及其仿真分析

摘要：讨论了一种直接甲醇燃料电池基于机理模型和神经网络模型的混合模型构建方法，用利
人工神经网络的非线性逼近能力，对机理模型的不精确性进行有效补偿。混合模型中的神经网络模
Ｋｙｗｏｒｓ：ｄｒｃｔａｏｕｌｃｌ；ｙｒｄｍｏｅ；ｒｉｃａｅｒｅｒＭａｌｂｓｌｔｎｅｄｉｔｍｅｈｎｌｆｅｅｌｈｂｄｌａｔｉｌｎｕａｎｔｋ；ｔｉａｉｅｉｉｆｌｗｏａｍｕｏ
直接甲醇燃料电池ＤＣ（ｉｃＭｅｈｎｌＦｅｅ１ＭＦＤｒｔｔａｏｕｌＣｌｅ）
人工神经网络ＡＮＮ（ｔｃａＮｕａｅｗｒ）有高ＡｒｆｉｅｒｌＮｔｏｋ具ｉｌｉ度的自学习、自组织和自适应能力，上神经网络自身加的非线性，过学习和训练系统的输入／出数据，可通输就以获取网络的权值和结构，而得出隐含在系统输入和从输出数据中的关系。且不需要知道具体的精确数学模型，需用神经网络就能逼近系统输入和输出之间的非只
ｏｔｕａａｌｓａｔｒｔａｎｎｉｉｐｔｖｒａｌｓａｄｃｍｐｎａｉｎｃｍｂｎｄｗｔｃａｉｍｄ１ｕｐｔｖｒｂｅｆｒｉｉｇｗｔｎｕａｂｅｎｏｅｓｔｏｉｅｉｍｅｈｎｓｍｏｅ．ｉｅｈｉｏｈ

直接甲醇燃料电池多孔电极两相渗流模拟实验研究的开题报告

直接甲醇燃料电池多孔电极两相渗流模拟实验研究的开题报告一、研究背景与意义直接甲醇燃料电池（Direct Methanol Fuel Cell，DMFC）是一种以甲醇为燃料，氧气为氧化剂，在不需要外部氢气供应的条件下，直接将化学能转化为电能的可再生能源电池。

DMFC具有省去氢气储存输送系统和发电机组的优点，具有体积小、重量轻、输出稳定等优势，因此被广泛应用于便携式电子设备、微型传感器和无线传感网络等领域。

多孔电极是DMFC中最重要的部件之一，其直接影响到DMFC的性能。

目前主流的多孔电极包括炭黑电极、碳纤维电极和金属电极等。

炭黑电极因其比表面积高、导电性好等特点被广泛应用，但其孔径分布不均匀、孔径过大会导致质子扩散阻力增加等问题也受到了研究者的关注。

为了更好地了解和优化DMFC的性能，需要对多孔电极中的两相（甲醇和水）渗流过程进行模拟研究。

本研究旨在利用计算流体力学模拟方法，研究DMFC多孔电极中两相渗流过程，对DMFC性能的提升具有重要意义。

二、研究内容与方法（一）研究内容本研究主要针对DMFC多孔电极中两相渗流过程进行数值模拟，主要研究内容包括以下几个方面：1.建立多孔电极两相渗流的数学模型，分析两相流动规律以及相互作用关系。

2.选择合适的计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）建模方法，如多相流模型、体积平均法等，对多孔电极中两相渗流过程进行模拟仿真，探究不同孔径、孔隙率等参数对两相渗流行为的影响。

3.利用计算流体力学仿真结果，分析多孔电极中两相渗流过程对DMFC性能的影响机制，提出优化策略。

（二）研究方法本研究的方法主要包括以下几个方面：1.数学模型建立：构建多孔电极两相渗流的数学模型，建立对流-扩散方程、动量守恒方程、质量守恒方程等相关方程。

2.计算流体力学模拟：采用CFD软件（如Fluent、COMSOL等）进行模拟，选择合适的模型和网格模型。

3.模拟结果分析：对CFD仿真结果进行后处理和分析，获取多孔电极中两相渗流过程的特点、不同参数对其影响等信息。

直接甲醇燃料电池阳极流道两相流动的拟沸腾模型(Ⅰ)流动压力降的计算

ａｒｅｗｉｈｔｅｅｐｅｉｎａｔｎｔｅｌｅａｕｒ，ｇｅｔｈｘｒｍｅｔｌｄａａｉｈｉｒｔｅｗｈｉｈｉｉａｅｔｔｔｍａｌｇｓｂｕｌｓａｔｃｅｔｃｎｄｃｔｈａｈｅｓｌａｂｂｅｔａｈｄｏｎｔｅｗａｌｈａｅａｇｅｔｉｌｎｃｎｔｅｆｉｔｏｌｐｅｓｒｒｐｏｈｗｏｐｓｅｆｏｉｈｅｃｎ１ｈｌｖｒａｎｆｕｅｅｏｈｒｃｉｎａｒｓｕｅｄｏｆｔｅｔｈａｗｎｔｈａｎｅ．ｌＫｅｏｄｓｄｉｅｔｍｅｈｎｏｕｌｃｌ；ａｏｈａｎｌｒｓｕｅｄｏｑｓ－ｉｎｙｗｒｒｃｔａｌｆｅｅｌｎｄｅｃｎｅ；ｐｅｓｒｒｐ；ｕａｉｂｏｌｇ；ｔｉｗｏｐｈａｅｆｏｓｗｌ
关键词直接甲醇燃料电池；压降；拟沸腾；两相流；蛇行流场文献标识码：Ａ
中图分类号：Ｔ１Ｍ９１
文章编号：０５－３Ｘ（０６０－２９０２３２１２０）２０８— ３
ＴＷ０ＰＨＡＳＦＬ０ＷＮＮ０ＤＥＥＩＡＣＨＡＮＮＥＬ０ＦＤＩＥＣＴＥＴＨＡＮ０ＬＲＭ
产生的Ｃ则从扩散层向流道侧的表面上以气泡的Ｏ２
方式长大。当Ｃ气泡达到一定大小后，脱离壁面Ｏ２
进入主流区形成阳极两相流。整个过程十分类似于管内流动沸腾现象【。在一定的电流密度和入口体积流量下，沿流道入口至出口会依次出现泡状流、

直接甲醇燃料电池的制备及性能研究

直接甲醇燃料电池的制备及性能研究直接甲醇燃料电池（Direct Methanol Fuel Cell，DMFC）是一种利用甲醇直接进行电化学反应产生电能的装置。

它具有高能量密度、低温操作和零排放的优势，被广泛应用于移动电源和便携式设备。

本文将详细介绍直接甲醇燃料电池的制备方法以及对其性能的研究。

一、DMFC的制备方法1. 膜电极组装直接甲醇燃料电池的关键组成部分是膜电极组件（membrane electrode assembly，MEA），它由阳极、阴极和质子交换膜组成。

首先，通过喷涂法或浸渍法在阴极和阳极上分别涂覆铂催化剂，然后将质子交换膜放置在两个电极之间，形成MEA。

2. 电池板组装电池板由多个MEA叠加而成，每个MEA之间夹有集流板，并通过导电材料连接起来。

电池板的制备过程需要考虑MEA的紧密贴合以及电池板的导电性，常用的组装方法包括热压法和喷墨印刷法。

3. 氧化剂供应系统直接甲醇燃料电池需要供应氧化剂作为电极的还原剂。

传统的方法是通过外部供氧，但这种方式会限制DMFC的便携性。

因此，研究人员提出了自供氧系统，如氧气还原剂的制备和固态氧化剂的使用。

二、DMFC的性能研究1. 催化剂的选择和改性催化剂对DMFC的性能至关重要。

铂是常用的催化剂，但其昂贵和稳定性不足成为了限制因素。

因此，研究人员致力于寻找替代催化剂或改性铂催化剂，如镍、钼等过渡金属，以提高催化效率和降低成本。

2. 质子交换膜的改性质子交换膜对DMFC的质子传输和物质穿透起着重要作用。

传统的质子交换膜如聚氟乙烯（PEM）存在着溶剂渗透和耐久性不足的问题。

因此，改性质子交换膜的研究成为了重要的方向，如聚苯醚、聚苯硫醚等材料的引入。

3. 浓度极化与动力学特性DMFC中的某些因素，如甲醇浓度、温度、电流密度等，都会对电池的性能产生影响。

浓度极化是DMFC中的主要性能损失机制之一，其产生原因包括甲醇溶液的扩散限制和甲醇的氧化反应动力学等。

直接甲醇燃料电池实验报告

研究生专业实验报告实验项目名称：被动式直接甲醇燃料电池学号：姓名：张薇指导教师：陈蓉动力工程学院被动式直接甲醇燃料电池一、实验目的1、了解和掌握被动式空气自呼吸直接甲醇燃料电池（DMFC）的基本工作原理；2、了解和掌握对燃料电池进行性能测试的基本方法；3、了解和掌握燃料电池性能评价方法；4、观察和认识影响燃料电池性能的主要因素。

二、实验意义燃料电池是一种将燃料的化学能直接转化为电能的能源转化装置，具有环境友好、效率高、工作安静可靠等显着优点，被誉为继核能之后新一代的能源装置。

在众多燃料电池种类中，空气自呼吸式直接甲醇燃料电池（DMFC）因具有系统结构简单、能量密度高、环境友好、更换燃料方便、可在常温下工作等优点，成为便携式设备最有前景的可替代电源，是电化学和能源科学领域的研究热点。

本实验旨在对被动式空气自呼吸直接甲醇燃料电池进行实验研究，使同学们了解和掌握燃料电池测试的基本方法，加深对燃料电池基本工作原理的认识和理解。

三、实验原理燃料电池是将燃料的化学能直接转化为电能的能源转化装置。

一个典型的直接甲醇燃料电池的示意图如图1所示。

图1: 直接甲醇燃料电池的典型结构从图1中可以看出，典型的直接甲醇燃料电池包括阳极扩散层、阴极扩散层、阳极催化剂层、阴极催化剂层、质子交换膜、集流体等部件。

在被动式空气自呼吸直接甲醇燃料电池中，电池阳极发生的是甲醇的氧化反应：CH3OH+H2O→CO2+6H++6e-，E0=0.046 V （1）电池阴极发生的是氧气的还原反应：3/2O2+6H++6e-→3H2O，E0=1.229 V （2）总反应式为：CH3OH+3/2O2→CO2+2H2O，△ E=1.183 V （3）在被动式直接甲醇燃料电池阳极，甲醇水溶液扩散通过阳极扩散层到达阳极催化层，甲醇在阳极催化层被氧化，生成二氧化碳、氢离子和电子，如式（1）所示。

氢离子通过质子交换膜迁移到阴极，电子通过外电路传递到阴极；在阴极侧，氧气通过暴露在空气中的阴极扩散层传输至阴极催化层，在电催化剂的作用下，氧气与从阳极迁移过来的质子以及从外电路到达的电子发生还原反应生成水，如式（2）所示。

直接甲醇燃料电池性能研究

直接甲醇燃料电池性能研究甲醇是一种常见的有机物，常被用作溶剂和清洗剂。

除此之外，它还可以作为一种燃料，用于驱动发电机或是燃料电池。

直接甲醇燃料电池是利用甲醇直接反应产生电能的一种特殊燃料电池。

在燃料电池中，甲醇在反应过程中会被氧化成二氧化碳和电子，进而形成电流。

这种燃料电池的优点在于甲醇相对易得，同时也比较容易储存和运输。

燃料电池中的甲醇在反应过程中需要经过电化学反应来产生电流。

这种电化学反应需要掌握一些技能和知识。

首先，燃料电池中的电极必须是优质的。

电极选择不当或质量差劣都会影响燃料电池的发电效率。

其次，反应的速率、产物的选择和功率等指标都需要经过实验探究进行研究。

这些都是燃料电池的核心技术。

在直接甲醇燃料电池中，燃料的性能是非常重要的。

甲醇的物化性质会影响燃料电池的效率和稳定性。

燃料的性能包括甲醇的浓度和纯度，以及甲醇分子中的氢和甲基基团的比例等。

甲醇浓度的变化会引起电流的大小和电池输出电压的波动。

此外，燃料电池研究中还要考虑甲醇的纯度问题，因为杂质会影响燃料电池的质量和性能。

最近，国内外都有很多关于直接甲醇燃料电池性能的研究。

其中最重要的一些工作是研究直接甲醇燃料电池的反应动力学。

利用甲醇燃料电池实验平台，可以分析出甲醇在电极表面上的反应规律。

这些规律能够帮助我们制定新的燃料电池方案，提高其效率和稳定性。

此外，研究人员还探索了不同材料和结构对直接甲醇燃料电池性能的影响。

目前，在直接甲醇燃料电池研究领域已经涌现出许多新的成果。

一些研究表明，改进直接甲醇燃料电池的石墨零件、贵金属电极和电解质可以提高燃料电池的输出功率和效率。

此外，利用新型的容器设计方法以及提高催化剂的催化能力还能提高电池的效率，使其更适用于实际应用。

最近国内的一些研究人员利用新型的协同氧化还原催化剂设计了一种高效的直接甲醇燃料电池，并在实验室中展示了其功能。

该燃料电池利用甲醇改变表面电位，使电化学反应的速率得到提高，进而可以实现更高效的燃烧和电力转换。

实验五直接甲醇燃料电池

实验五直接甲醇燃料电池一、实验目的1.掌握燃料电池的基本构造。

2.通过模型演示，了解燃料电池的工作原理。

二、实验原理本实验采用一个简易的模型装置（图1），用一个燃料电池与一个功率很小的风扇连接，燃料电池采用的是直接甲醇燃料电池。

直接甲醇燃料电池（Direct Methanol Fuel Cell，DMFC）属于质子交换膜燃料电池（PEMFC）中之一类，直接使用甲醇水溶液或蒸汽甲醇为燃料供给来源，而不需通过甲醇、汽油及天然气的重整制氢以供发电。

相较于质子交换膜燃料电池（PEMFC），直接甲醇燃料电池（DMFC）具备低温快速启动、燃料洁净环保以及电池结构简单等特性。

图1 模型装置示意图直接甲醇燃料电池是质子交换膜燃料电池的一种变种，它直接使用甲醇而勿需预先重整。

甲醇在阳极转换成二氧化碳，质子和电子，如同标准的质子交换膜燃料电池一样，质子透过质子交换膜在阴极与氧反应，电子通过外电路到达阴极。

在碱性条件下：正极：3O2 + 12e– + 6H20 → 12OH–负极：2CH4O- 12e– + 12OH-→ 2CO2 + 10H2O总反应式：2CH4O + 3O2 = 2CO2 + 4H2O在酸性条件下：正极：3O2 + 12e– + 12H+→ 6H2O负极：2CH4O -12e– + 2H2O → 12H+ + 2CO2总反应式：2CH4O + 3O2 = 2CO2 + 4H2O这种电池的期望工作温度为120℃以下，比标准的质子交换膜燃料电池略高，其效率大约是40%左右。

直接甲醇燃料电池是质子交换膜燃料电池的一种变种，它直接使用甲醇而勿需预先重整。

甲醇在阳极转换成二氧化碳和氢，如同标准的质子交换膜燃料电池一样，氢然后再与氧反应。

三、实验过程（1）连接好简易模型的线路，保证线路连接完整。

（2）配置3%的甲醇溶液。

（3）将配好的3%的甲醇溶液加入燃料电池一端，注满。

观察现象。

四、实验结果分析通过本次实验对燃料电池的基本原理有了更深一步更形象的直观了解。

甲醇燃料电池反应动力学性质模拟与设计方法优化

甲醇燃料电池反应动力学性质模拟与设计方法优化甲醇燃料电池（DMFC）作为一种新型的清洁能源转化技术，具有高效、低污染和可再生等优势，在能源领域具有广泛的应用前景。

DMFC的关键问题之一是如何优化反应动力学性质以提高其性能和效率。

本文将介绍甲醇燃料电池反应动力学性质模拟的方法，并探讨如何通过设计方法来优化甲醇燃料电池的性能。

甲醇燃料电池的反应动力学性质模拟是理解和优化DMFC的关键步骤之一。

通过模拟可以确定甲醇、氧气和水在电极表面的反应速率，以及电极界面的传质和电子传导等重要参数。

这些参数对DMFC的性能和效率具有重要影响。

一种常用的方法是使用分子动力学模拟来研究燃料电池内部反应过程的微观机制。

通过在计算机上模拟原子和分子的运动，可以获得反应物与催化剂之间的相互作用力，以及反应过程中生成的中间产物和最终产物。

通过分析这些数据，可以得出反应过程的能垒、速率常数和反应路径等信息。

另一种方法是使用密度泛函理论（DFT）来计算反应的活化能和反应速率。

DFT是一种基于量子力学原理的计算方法，可以描述原子和分子的电子结构和反应过程。

通过计算反应物和催化剂之间的相互作用能、反应过渡态的构型和能量，可以获得关于反应动力学性质的重要信息。

除了反应动力学性质的模拟，设计方法的优化也是提高DMFC性能的关键。

传统的设计方法包括改变催化剂的组成和结构，调整电解质的类型和浓度，改进电极结构等。

近年来，一些新的设计方法也开始引起关注。

一种新颖的设计方法是使用机器学习和人工智能技术来辅助优化。

通过建立模型和算法来处理大量的实验数据和模拟结果，可以挖掘隐藏在数据中的规律和规律，建立DMFC性能与参数之间的关系。

这些模型和算法可以大大加快优化过程，提高设计效率和精度。

另一种新的设计方法是使用微纳尺度材料和结构来优化DMFC的性能。

通过控制材料的组成、形貌和结构，可以增强催化剂的活性、提高电子和质子传导速率，从而提高DMFC的能量密度和效率。

直接甲醇燃料电池的数学建模与神经网络辨识建模

0
直接甲醇燃料电池 ( D irect M ethanol F ue l Ce ll, DM FC ) 是直接利用甲醇作为燃料 , 以氧气或空气作为氧化剂的燃料电池 [1～ 3]. 对于 DM FC 这个复杂的非线性系统 , 要提高电池运行性能, 保障其安全、可靠的工作, 首先需要建立能够反映 DM FC 运行特性的动态模型 . 文献 [2～ 6 ] 中建立的 DM FC 性能模型, 在一定程度上能够反映电池的运行性能 , 但在对其他损失电压这项中, 没有同时考虑甲醇渗透导致阴极上出现混合电位和质量传输在阴阳两极产生过电势这两个影响电池性能的因素 , 其最大误差为1. 5 mA 左右. 因此 , 本文结合上述两个因素建立了 DM FC 的数学机理模型, 仿真测试表明 , 其最大误差为1. 2 mA 左右 , 符合建模要求 . 另外 , 本文还避开电池数学建模的复杂过程, 探讨性地提出了一种利用神经网络对 DM FC 进行辨识建模的新方法 , 仿真测试显示神经网络模型最大误差为0. 9 mA 左右, 模型精度较高.
a —给定反应物常数 n —反应过程中传导电子数 F —法拉第常数 (A s� m ol ) K) ) R —气体常数 (J �(mo l
T —温度 (K ) p —分压 (Pa ) v —扩散速度 (m �s) t —时间 ( s) 8 m e —状态电阻 ( 8 � m 2)
Γ —过电势 (V ) ς —经验常数
U cell = U nern st -
Γa - Γ c Γ me a m as s
Γ x ∃G 0
nF
cover
- Γ
- Γ
vi pi
c m as s
( 1)

直接液体甲醇燃料电池的数学模型

Kp
Λ
p
( 10)
在扩散层中, 由于液体不带电荷, 其速度仅由
CM CM , ref
Χ a
exp
Χ c
Α aF ( <a RT
< m) <c )
( 3)
压力梯度一项产生。根据电中性
z f cf =
ic + ic = ic, ref
CO 2 C O 2, ref
exp
Α cF (< m RT
∑z c
热现象, 最终导致电池性能的急剧下降; 在流道边缘附近的质子电流密度也比其他区域高。
© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
・2466・
动力工程
第 23 卷
气体和液体的传输通道; T afel 动力学控制电化学反应; 电池温度分布均匀, 且在运行过程中保持不变; 电池的催化层、膜和扩散层为各相同性, 即有相同的物性参数。 1. 1 阴极气体传递的控制方程气体扩散层的孔径数量极为 100 ～ 1000nm , 根据平均传递孔模型 (M T PM ) , 这一过渡区域的气体传递必须考虑许多传递模型, 其扩散可看作是 Ste2
式中 R ——阴极电化学反应中水的产生率
1. 5 甲醇传递控制方程
© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
第 3 期
动力工程
・2467・
甲醇通过分子扩散 ( F ick 定律) 和对流流动进行传递, 所以甲醇流量: ( 15) N M = - DM cM + v cM v 的表达式如 ( 10) 。电池内甲醇的连续性方程为: (- D M ( 16) cM + v cM ) = S

直接甲醇燃料电池用催化阻醇MEA的制备

直接甲醇燃料电池用催化阻醇MEA的制备
田爱华;陈海伦;孟庆然;申东辉
【期刊名称】《电池》
【年(卷),期】2022(52)1
【摘要】针对直接甲醇燃料电池(DMFC)催化剂活性低和甲醇渗透等问题,利用Pd 的催化阻醇性能,以油胺表面活性剂为添加剂,还原Pd络合物,合成基于Pd的催化阻醇纳米材料,并涂覆到质子交换膜上,与阴极、阳极构成四合一复合膜电极组件(MEA)。

与常规三合一MEA相比,复合MEA的质子电导率更高,甲醇渗透率降低了20%,电池性能得到提升。

在30℃、60℃和80℃温度下,复合MEA制备的电池性能均高于常规MEA制备的,最高输出功率密度达152.32 mW/cm^(2)。

【总页数】4页(P21-24)
【作者】田爱华;陈海伦;孟庆然;申东辉
【作者单位】吉林化工学院机电工程学院;吉林化工学院航空工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM911.4
【相关文献】
1.直接甲醇燃料电池阴极耐甲醇Pd-Co/C电催化剂的制备与表征
2.直接甲醇燃料电池用阻醇质子导电聚乙烯醇-聚苯乙烯磺酸共混膜
3.直接甲醇燃料电池用阻醇质子交换膜研究进展
4.直接甲醇燃料电池耐甲醇阴极电催化剂的制备方法
5.化学镀钯膜提高直接甲醇燃料电池阻醇性能的应用
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直接甲醇燃料电池研究与应用

直接甲醇燃料电池研究与应用直接甲醇燃料电池（Direct Methanol Fuel Cell，DMFC）是一种以甲醇为燃料的燃料电池，其燃烧产生电能。

DMFC与传统的燃料电池相比，具有更为简便的燃料和更低的操作温度等优点，因此备受研究和应用领域的青睐。

一、直接甲醇燃料电池的原理及构造1、原理DMFC是一种基于甲醇氧化还原反应的燃料电池，可以将甲醇中的化学能转化为电能。

其原理与其他燃料电池类似，即燃料在阳极上进行氧化反应，产生电子和正离子，电子通过外部电路到达阴极，正离子经过电解质膜向阴极迁移，与电子在阴极上复合，释放出能量。

甲醇氧化反应的化学方程式为：CH3OH + 3/2O2→ CO2+2H2O2、构造DMFC由阴极、阳极、电解质和催化剂等部分组成。

其中催化剂被用来加速反应，电解质用来分离阳极和阴极，避免直接接触。

DMFC的构造相对简单，结构紧凑，具有体积小、重量轻等优点。

与传统的燃料电池相比，DMFC采用了更为便捷的燃料，节省了储存系统和输送系统的费用和空间。

二、直接甲醇燃料电池的优点1、方便和简单DMFC的燃料甲醇相对于氢气更为便捷和易于存储。

在氦气储氢要求极高的情况下，储存和输送氢气需要耗费更多的费用和能源。

而燃料为甲醇的DMFC，可以直接使用市场上的甲醇作为燃料，无需储藏和输送氢气。

2、低温操作DMFC的操作温度相比传统的燃料电池较低，只需要在常温下进行。

在操作温度低于100℃的条件下，DMFC具有更加高效和经济的能源转化方式。

3、高效转化由于DMFC能直接利用甲醇进行电能转化，其能源转化效率相对传统的燃料电池更高。

燃料的化学能转化为电能的效率达到了40%～50%，是其他能源转化系统所不能比拟的。

三、直接甲醇燃料电池的应用DMFC的应用领域广泛。

在现代化的能源体系建设中，DMFC被广泛运用于便携式电子设备、家庭燃料电池电源等领域。

1、便携电子设备DMFC可以作为一种高效的电源技术运用于便携式电子设备的电源。