收藏本站
《武汉理工大学》 2005年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

车用质子交换膜燃料电池膜增湿研究

杨绍军  
【摘要】:质子交换膜燃料电池(PEMFC)采用的固体电解质,只有在有较高的含水量条件下才具有较高的电导率,才能取得较高的能量密度,但在电池的一般工作条件下水平衡难以达到,必须对电池进行增湿。论文分析了燃料电池增湿的方法与优缺点,阐述了质子交换膜燃料电池膜中和膜表面水的输运过程及燃料电池失水机理,从蒸发理论入手讨论了燃料电池阴阳极要达到水平衡增湿温度与增湿湿度的关系,从模拟和实验两方面讨论了增湿湿度对电池性能的影响,进行了膜增湿实验,为膜增湿器的研制提供了理论依据。在模拟和实验中发现: (1) 从气体分子运动论出发,发现质子交换膜失水是因为膜两侧水的蒸发而导致的,其蒸发速度由式(2-17)确定。对燃料电池的阳极,蒸发和从阳极到阴极水的净迁移导致失水,要维持水平衡就必须对电池进行增湿,而且增湿(饱和增湿)温度要高于电池的温度,在本文模型下量化关系由式子(2-29)确定。对于阴极,由于有从阳极到阴极的水的净迁移量和电化学反应生成的水,因此气体要将阴极富余的水带走,就要求增湿气体中水蒸汽分压低于电池工作温度的饱和蒸汽压,在本文模型下量化关系由(2-36)确定。 (2) 模拟:阳极70℃饱和增湿,随着阴极增湿温度的升高,膜阴极侧含水量有所增加但增加量不大,阳极侧膜含水量基本不变。低电流密度时,对电池阴极进行适当增湿有利于提高电池的性能,高电流密度时电池性能随着增湿量的增加而降低。阴极70℃饱和增湿,随着阳极增湿温度的升高,膜阳极侧含水量显著增加,阴极侧膜含水量基本不变是因为阴极趋于饱和。电池性能随着阳极增湿量的增加而显著增加。实验:a阳极增湿对电池性能影响很大,增加阳极湿度能显著提高电池的性能。b提高阴极增湿湿度,电池性能有少许下降,但下降不大,阴极增湿对电池性能影响较小 (3) Nafion膜的渗透通量与时间成严格的线性关系;与气体的流速成线性关系;低温下,由于水从膜表面脱附是控制步骤,因此膜厚度对渗透通量几乎没有影响,高温下,水通过膜的渗透是控制步骤,膜越薄渗透通量越大,但流速过低时容易在膜气侧积聚成液态水;渗透通量随着温度的升高而增大,温度超过60℃时渗透通量增长速度加快;渗透通量随着湿度的升高而减少,温度升高,湿度对渗透通量的影响减弱。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TM911.4

手机知网App
【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 李秀明;液流电池膜内水相结构离子传输的数值模拟[D];吉林大学;2011年
2 张利娟;燃料电池质子交换膜的结构调控研究[D];天津大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 汪圣龙,唐浩林,潘牧,木士春,袁润章;膜电极结构对质子交换膜燃料电池性能的影响[J];材料导报;2003年10期
2 毕道治;中国燃料电池的发展[J];电源技术;2000年02期
3 王诚,毛宗强,徐景明,谢晓峰;分体式质子交换膜燃料电堆的膜加湿实验[J];化工学报;2003年11期
4 刘庆林;渗透蒸发和化学反应的耦合[J];化学工业与工程;1997年02期
5 张华民,明平文,邢丹敏;质子交换膜燃料电池的发展现状[J];当代化工;2001年01期
6 刘建国,孙公权;燃料电池概述[J];物理;2004年02期
7 白玉霞,邱新平;质子交换膜燃料电池中的相关基础性问题[J];物理;2004年02期
8 朱梅,徐献芝,苏润;燃料电池的研究现状与方向[J];自然杂志;2004年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱飙;燃气轮机的发展前景及技术应用[J];安徽电力职工大学学报;2003年01期
2 王陆珠;;某染料废水处理改造初探[J];安徽化工;2006年06期
3 周小龙;杨艳;谷圣军;刘俊生;邵国泉;;渗透汽化膜处理低浓度甲醇废水的研究进展[J];安徽化工;2011年03期
4 胡敏;何昌义;;我国秸秆生物转化燃料酒精研究现状[J];氨基酸和生物资源;2006年03期
5 肖攀;陈广伟;邓楚南;;电动汽车的电池技术研究[J];北京汽车;2005年06期
6 聂明;张连营;李庆;何璧;;质子交换膜燃料电池研究现状[J];表面技术;2012年03期
7 张世光,李相国;“活性中间体”与“过渡态”[J];滨州师专学报;1995年02期
8 张媛;李增喜;闻学兵;刘源;;柠檬酸络合法制备NiO-CeO_2-TiO_2复合氧化物及其在甲烷部分氧化反应中的应用[J];催化学报;2005年12期
9 张华,聂怀文,金江,余桂郁,杨南如;无机致密透氧膜研究进展[J];材料导报;2000年08期
10 江帆;陈维平;张弢;李元元;;水环境治理材料研究现状及进展[J];材料导报;2005年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙文敏;;反渗透膜的化学清洗[A];中国膜科学与技术报告会论文集[C];2003年
2 李泽全;杜军;范兴;陶长元;;PTh/PVDF复合膜的原位合成及其气体渗透性的研究[A];中国膜科学与技术报告会论文集[C];2003年
3 朱宝库;魏艳飞;魏秀珍;徐又一;;戊二醛交联超支化聚(胺-酯)膜的制备及渗透汽化性能[A];膜分离技术在石油和化工行业中应用研讨会论文集[C];2006年
4 刘有智;张红宇;谷磊;申红艳;;无机陶瓷膜处理含超细微粒乳化悬浮液工艺研究[A];膜分离技术在石油和化工行业中应用研讨会论文集[C];2006年
5 孙丽萍;吴珊;居江;马冬春;;污水再生回用中的膜技术及其发展趋势[A];第三届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2007年
6 杨鹏;董宪伟;蔡嗣经;陈赞成;唐志新;;高原非煤矿山增氧技术可行性分析[A];2010全国采矿科学技术高峰论坛论文集[C];2010年
7 许霞;;膜在废水处理应用中的污染及其防治[A];2007中国环境科学学会学术年会优秀论文集(上卷)[C];2007年
8 张晓光;王秀菊;陈永芳;侯书芳;王立国;;污水处理用高分子膜亲水改性的研究进展[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第一卷)[C];2009年
9 徐洁;汪燕;辛朝;;电渗析技术处理氧化铝厂碱性废水实验研究[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第三卷)[C];2010年
10 何玉鑫;;电动汽车研究与发展现状[A];第三届河南省汽车工程科技学术研讨会暨2006年省汽学会理事会议资料[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 华周发;质子交换膜燃料电池动态响应研究[D];武汉理工大学;2010年
2 宋广磊;黑木耳多糖的分离制备及生物活性研究[D];浙江工商大学;2011年
3 代正伟;聚丙烯分离膜的亲水化[D];浙江大学;2010年
4 陈星宇;铝基材料快速水解制氢的研究[D];中南大学;2010年
5 张志东;辽河稠油污水处理技术研究与应用[D];东北石油大学;2011年
6 王玉兰;好氧颗粒污泥-膜组合工艺低温条件下脱氮除磷效能[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 孙景钌;分布式发电条件下配电系统保护原理研究[D];天津大学;2010年
8 马静;生物粘合启发下渗透蒸发复合膜的制备与酯化反应强化[D];天津大学;2010年
9 于型伟;界面聚合法制备分离CO_2复合膜及成膜过程研究[D];天津大学;2010年
10 刘青松;微波法制备竹基活性炭及强化湿式氧化处理含酚废水研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曹星辉;不同结构水钠锰矿催化氧化对苯二酚腐殖化反应的特点[D];华中农业大学;2010年
2 石非;20kW燃料电池动力装置系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 贺兆伟;曝气生物滤池技术在炼油污水回用中的应用[D];大连理工大学;2009年
4 郑伟萍;PVDF/PAN/有机纳米粘土杂化中空纤维超滤膜的制备与表征[D];中国海洋大学;2010年
5 李岩峰;充氮气调稻谷储藏研究[D];河南工业大学;2010年
6 许标;被动式微型直接甲醇燃料电池的研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
7 邸龙;肇庆电网变压器油色谱在线监测系统应用研究[D];华南理工大学;2010年
8 吴清海;燃料电池用质子交换膜材料的设计与开发[D];长春工业大学;2010年
9 李宁;发酵液中分离提取1,3-丙二醇的实验研究[D];华东理工大学;2011年
10 田园;KDON-29000/9000型空分装置项目选型的研究[D];华东理工大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘元俊,陈惠钊,李珍;聚合物粘度的测量标准及特性粘数的获得[J];工程塑料应用;1997年04期
2 尹海涛;王保国;;隔膜扩散特性对全钒液流单电池性能的影响[J];电池;2006年01期
3 潘科;齐亮;刘洋;谢晓峰;;质子交换膜的电渗系数[J];电池;2008年02期
4 于景荣,邢丹敏,刘富强,刘建国,衣宝廉;燃料电池用质子交换膜的研究进展[J];电化学;2001年04期
5 邢丹敏,杜学忠,于景荣,韩明,衣宝廉;燃料电池用质子交换膜研究进展[J];电源技术;2001年S1期
6 任学佑;质子交换膜燃料电池的研究进展[J];中国工程科学;2005年01期
7 胡桂林,刘永江,樊建人,岑可法;质子交换膜燃料电池内传递现象的数值模拟[J];工程热物理学报;2004年05期
8 陈磊;林鸿;陶文铨;;PEM内水和质子扩散的分子动力学模拟[J];工程热物理学报;2010年11期
9 吕正中;胡嵩麟;罗绚丽;武增华;陈立泉;邱新平;;质子交换膜对钒氧化还原液流电池性能的影响[J];高等学校化学学报;2007年01期
10 苏仪,蹇锡高,杨大令,李冬梅;非溶剂添加剂对共聚砜铸膜液体系及膜性能与结构的影响[J];高分子学报;2003年06期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 詹志刚;质子交换膜燃料电池中水传输机理研究[D];武汉理工大学;2006年
2 金文正;水溶液性质及多孔介质吸附过程的计算机分子模拟[D];北京化工大学;1999年
3 王晓丽;质子交换膜燃料电池膜电极结构研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2006年
4 颜春;季铵化聚芳醚砜酮纳滤膜及阴离子交换膜的研究[D];大连理工大学;2007年
5 黄绵延;DMFC用改性磺化聚芳醚酮质子交换膜的研究[D];天津大学;2007年
6 高启君;DMFC用改性磺化聚醚醚酮质子交换膜的研究[D];天津大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 冉洪波;质子交换膜燃料电池膜电极团簇模型与数值分析[D];重庆大学;2004年
2 王彩虹;全钒氧化还原液流电池的研究[D];电子科技大学;2005年
3 李巨峰;微型PEM燃料电池膜电极的研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2005年
4 蔡雨泉;直接甲醇燃料电池用质子交换膜的研究[D];天津大学;2006年
5 高现文;三通道蛇形流场板氢—空质子交换膜燃料电池的实验研究与数值模拟[D];江苏大学;2007年
6 曹鹏贞;PEMFC催化层的Monte Carlo模拟[D];天津大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 成本诚,刘勇,洪湧,易伦;固体催化剂催化取代苯甲酸与正丁醇的酯化[J];催化学报;1994年01期
2 魏子栋,郭鹤桐,唐致远;氧在Pt-Fe-Co/C合金催化剂上的还原[J];催化学报;1995年02期
3 陈延禧,黄成德,孙燕宝;聚合物燃料电池的研史与开发[J];电池;1999年06期
4 何长青,林化新,周利,衣宝廉;熔融碳酸盐燃料电池组研究[J];电池;2001年04期
5 仇立干,吴林,石慧;燃料电池进展[J];电池工业;2001年05期
6 邵志刚,衣宝廉,韩明,乔亚光,刘浩,于景荣;质子交换膜燃料电池电极的一种新的制备方法[J];电化学;2000年03期
7 李乃朝,衣宝廉;离子交换膜燃料电池汽车[J];电化学;1997年02期
8 徐洪峰,韩明,衣宝廉;质子交换膜燃料电池的性能[J];大连铁道学院学报;1999年03期
9 邵志刚,衣宝廉,韩明,乔亚光,刘浩;超低铂担量质子交换膜燃料电池电极[J];电源技术;2000年01期
10 吕玲红,金丽华,王均涛;质子交换膜燃料电池的氧电极[J];电源技术;2001年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 崔东周,肖金生,潘牧,袁润章;质子交换膜燃料电池水、热、气管理[J];电池;2004年05期
2 杜春慧,陈建勇;质子交换膜燃料电池的应用研究[J];能源研究与信息;2002年01期
3 刘常福,王宇晨,阳贻华,徐洪峰;质子交换膜燃料电池电动自行车[J];电源技术;2004年10期
4 王江,施明恒;甲醇质子交换膜燃料电池的水和热管理[J];能源研究与利用;2002年01期
5 黄强,朱新坚,曹广益;小波理论在燃料电池信号去噪处理中的应用[J];电源技术;2004年11期
6 高鹏,徐玉梁;质子交换膜燃料电池的研究与应用[J];小型内燃机与摩托车;2005年02期
7 葛善海,衣宝廉,徐洪峰,韩明,邵志刚;质子交换膜燃料电池的研究[J];电化学;1998年03期
8 陈全世,齐占宁;质子交换膜燃料电池——未来汽车新动力[J];中国高新技术企业;2003年Z1期
9 徐炽焕;日本质子交换膜燃料电池开发动向[J];电池工业;2005年04期
10 黄红良;李伟善;吴颖民;陈红雨;;质子交换膜甲醇渗透的循环伏安研究[J];电池;2005年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 余军;潘牧;袁润章;;质子交换膜燃料电池用Nafion/SiO_2复合膜结构性能研究[A];2004年材料科学与工程新进展[C];2004年
2 王衡东;叶寅;邱士龙;;辐射接枝膜在PEMFC中的应用[A];第6届辐射研究与辐射工艺学术年会论文集[C];2004年
3 王博;王新东;王文红;张红飞;陈玲;;燃料电池质子交换膜电导率的测试方法研究[A];冶金研究中心2005年“冶金工程科学论坛”论文集[C];2005年
4 刘珊珊;肖立奇;唐浩林;王晓恩;潘牧;;燃料电池用磺化聚醚醚酮质子交换膜的制备及性能[A];第七届全国氢能学术会议论文集[C];2006年
5 刘珊珊;肖立奇;唐浩林;王晓恩;潘牧;;燃料电池用磺化聚醚醚酮质子交换膜的制备及性能[A];第七届全国氢能学术会议专辑[C];2006年
6 那辉;赵成吉;;磺化聚芳醚酮类聚合物质子交换膜的分子设计与开发[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2009年
7 张刚;图奎峰;那辉;;质子交换膜用新型磺化聚醚醚酮酮的合成与表征[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2007年
8 孔令环;王雷;肖敏;孟跃中;;可作为燃料电池质子交换膜材料的新型磺化聚芳醚的合成和性能表征[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
9 谢丽青;孙超;岳宝华;严六明;;有机膦酸和1H-1,2,3-三唑酸-碱复合体系中的质子迁移[A];中国化学会第28届学术年会第13分会场摘要集[C];2012年
10 王诚;毛宗强;谢晓峰;郭建伟;徐景明;;质子交换膜燃料电池水平衡[A];第三届全国氢能学术会议论文集[C];2001年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 刘霞;让质子“跑”得更快[N];科技日报;2010年
2 大海;2004冷燃烧[N];计算机世界;2003年
3 郑惠荣;21世纪的能源燃料电池[N];中国建材报;2001年
4 ;燃料电池-未来的燃料[N];中国汽车报;2000年
5 刘四旦;燃料电池研发应立足四个重点[N];中国经济导报;2006年
6 本报记者 房琳琳;王诚:为燃料电池做“保湿”[N];科技日报;2006年
7 本报记者 宋剑峰;燃料电池:21世纪的能源主流[N];中国高新技术产业导报;2002年
8 陈锐;日本燃料电池市场将急剧扩大[N];国际商报;2003年
9 ;燃料电池与汽车行业的革命[N];中国有色金属报;2003年
10 ;NEC工程师 为你解读燃料电池[N];中国电脑教育报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 侯中军;质子交换膜燃料电池抗CO电催化剂及电极结构的研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2003年
2 胡桂林;质子交换膜燃料电池内传递现象的数值模拟[D];浙江大学;2003年
3 庞金辉;侧链型磺化聚芳醚质子交换膜材料的制备及其性能研究[D];吉林大学;2008年
4 毕慧平;燃料电池用质子交换膜制备与性能研究[D];南京理工大学;2010年
5 徐楠;燃料电池用新型交联质子交换膜的研究[D];上海交通大学;2010年
6 华周发;质子交换膜燃料电池动态响应研究[D];武汉理工大学;2010年
7 聂明;WC增强燃料电池贵金属催化剂催化性能的研究[D];重庆大学;2007年
8 段东红;直接硼氢化物燃料电池铜阳极电化学性能研究[D];太原理工大学;2010年
9 于景荣;质子交换膜与MEMS微型燃料电池的研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2003年
10 郭梅梅;磺化聚芳醚质子交换膜材料的设计及性能研究[D];吉林大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨绍军;车用质子交换膜燃料电池膜增湿研究[D];武汉理工大学;2005年
2 崔东周;质子交换膜燃料电池气场的模拟与优化[D];武汉理工大学;2004年
3 尚方剑;燃料电池用全氟磺酸质子交换膜制备与性能研究[D];上海交通大学;2010年
4 李俊升;热处理及纤维增强NAFION膜研究[D];武汉理工大学;2010年
5 付永柱;燃料电池用质子交换膜的结构和性能研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2003年
6 于萍;质子交换膜燃料电池膜的改性及热化学研究[D];辽宁师范大学;2003年
7 周圆圆;质子交换膜燃料电池中的传递过程研究[D];清华大学;2004年
8 杨曦;质子交换膜燃料电池产业化制约因素研究[D];武汉理工大学;2011年
9 薛坤;PEM燃料电池的阴极增湿与水管理研究[D];武汉理工大学;2006年
10 张健;质子交换膜燃料电池传质传热的数值模拟[D];北京化工大学;2003年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026