郭航
,
马重芳
,
汪茂海
,
叶芳
,
王焱
,
俞坚
,
王朝阳
工程热物理学报
本文利用自行设计的实验系统,对自制的镀金不锈钢极板液态进料直接甲醇燃料电池的性能进行了测试.实验结果表明,较高的氧气压力和流量、较大的甲醇溶液流量、较高的电池温度均有助于强化燃料电池内部的传质过程.另外,在甲醇溶液浓度不超过2.0 kmol/m3的范围内,提高浓度有助于缓解催化层反应物不足的问题,从而改善燃料电池的性能.本文从机理上对这些实验结果进行了分析.
关键词:
直接甲醇燃料电池
,
传质
,
热物理参数
,
实验研究
郭航
,
赵建福
,
律翠萍
,
万士昕
,
吴峰
,
叶芳
,
马重芳
工程热物理学报
开展了不同重力情况下燃料电池性能的实验研究.利用微重力落塔,对常重力和微重力条件下燃料电池发电时其内部的两相流动开展了可视化现场观测.对重力因素对燃料电池内部传质过程的影响进行了分析和讨论.实验结果表明:当电流密度较大时,在微重力环境中燃料电池性能较常重力环境中的有较明显下降.由于微重力条件下浮升力的消失导致气体不能及时从流道中排出,进而对直接甲醇燃料电池内的传质过程产生负面影响.
关键词:
燃料电池
,
传质
,
两相流
,
可视化
,
微重力
叶芳
,
陈峰
,
郭航
,
马重芳
,
王朝阳
工程热物理学报
本文提出了一个质子交换膜燃料电池的膜和阴极催化层的一维非稳态数学模型,模型考虑了电化学反应及反应中的传质过程.本文结合算例分析了燃料电池膜及阴极催化层的性能,结果能验证燃料电池内阻理论.论文结果表明:(1)随着输出电流密度的增大,氧浓度分布不均匀性增大;(2)阴极催化层厚度减小,可提高电池输出电压;(3)电池进口处氧气摩尔浓度增大,可增加电池的输出电压.
关键词:
燃料电池
,
质子交换膜
,
阴极催化层
,
数值模拟
郭航
,
裴媛
,
聂志华
,
叶芳
,
马重芳
工程热物理学报
对全被动式直接甲醇燃料电池在电流部分卸载情况下的输出电压动态响应开展了实验研究.实验结果显示,电流按照方波,后直角三角波、前直角三角波和等腰三角波加载/卸载时的燃料电池输出电压动态响应规律不尽相同.燃料电池在高电流强度加载时,不同甲醇溶液浓度时的电池输出电压比较接近.在电流部分卸载的情况下,1 mol/L甲醇溶液浓度时燃料电池的输出电压高于3 mol/L甲醇溶液浓度时的输出电压.从被动式燃料电池内部传质过程与电化学反应耦合的角度对实验结果开展了分析.
关键词:
直接甲醇燃料电池
,
被动式供料
,
动态性能
,
部分卸载
,
自呼吸
叶芳
,
徐榕
,
郭航
,
马重芳
,
汪茂海
工程热物理学报
本文提出一个针对直接甲醇燃料电池膜及阴极的二维、多组分稳态数学模型.模型根据直接甲醇膜燃料电池膜及阴极运行工况特性,考虑质量、动量、组分守恒以及电池中的电化学过程而建立,并应用了计算流体动力学(CFD)技术.模拟结果表明传质对直接甲醇燃料电池的性能影响很大;本文还进行了直接甲醇燃料电池阴极水管理的初步探讨.
关键词:
燃料电池
,
直接甲醇
,
阴极
,
质子交换膜
,
数值模拟
郭青
,
郭航
,
闫小克
,
叶芳
,
王雪娇
,
马重芳
工程热物理学报
良好的启动特性是热管可靠运行的必要条件.重力热管启动特性受倾角等因素影响较大.采用55％钾+45％钠配比的钠钾合金热管,实验研究了倾角对其启动特性的影响.得到了倾角为0°,10°,20°,30°,40°及50°时的启动特性,并获得了外壁温分布曲线.结果表明该热管启动特性良好,倾角的增加不仅使冷凝段温度上升更有利于热管的启动.
关键词:
热管
,
热虹吸管
,
钠
,
钾
,
壁温分布
郭航
,
杨亮
,
叶芳
,
马重芳
工程热物理学报
本文根据被动式微小型直接甲醇燃料电池的运行特性,建立了其阳极膜电极二维、非等温、稳态数学模型.模拟结果表明:阳极膜电极内部温度的分布是不均匀的,最高温度出现在阳极催化层,且质子交换膜的温度要高于阳极气体扩散层.由于被动式直接甲醇燃料电池燃料的供给与消耗所引起的强制对流的存在,使得混合对流温度场和速度矢量场与自然对流情况下的不尽相同,利用模型对此进行了数值分析.
关键词:
直接甲醇燃料电池
,
被动式供料
,
混合对流
,
传热
,
数值模拟
薛艳青
,
叶芳
,
郭航
,
马重芳
工程热物理学报
被动式直接甲醇燃料电池没有泵驱动燃料供给,甲醇溶液单纯利用重力、毛细作用和自然对流等方法传至膜电极发生电化学反应.在被动式直接甲醇燃料电池中,较慢的氧气扩散速率和甲醇扩散速率导致电池性能的降低.本文建立了一个三维、两相、瞬态的被动式直接甲醇燃料电池阳极模型,研究分析了甲醇溶液以及二氧化碳气体在电池阳极的传质情况,计算结果表明,在被动式直接甲醇燃料电池阳极,二氧化碳气体的排出受集流板结构的影响最大.
关键词:
直接甲醇燃料电池
,
被动式供料
,
两相流
,
传质
,
数值模拟
叶芳
,
徐榕
,
郭航
,
马重芳
,
汪茂海
工程热物理学报
本文根据直接甲醇燃料电池(DMFCs)阴极运行工况特性,考虑一个简单的一维模型,分析水蒸气饱和凝结成水的条件,从而得到电池阴极从单相流动到两相流动的临界电流值.分析结果表明:阴极气体进口速度增大使临界电流密度增大;临界电流随阴极气体进口相对湿度的增加而线性下降;临界电流随流道变长而减小;电池运行温度高有利于提高电池的临界电流.
关键词:
燃料电池
,
相变
,
临界电流
,
模拟
