三维石墨毡阳极自呼吸微流体燃料电池性能数值模拟

• 作者: 付乾 叶丁丁 张亮 朱恂 李俊 黄澄澄
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 微流体学 燃料电池 石墨毡 可渗透阳极 数值模拟 传质 流动
• 年，卷（期）: 2017,（z1）
• 所属期刊栏目: 流体力学与传递现象
• 页码范围: 125-132
• 页数: 8页
• 分类号: TM911.4
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/j.issn.0438-1157.20170626

摘要

针对采用三维石墨毡可渗透阳极的空气自呼吸无膜微流体燃料电池,建立了三维等温稳态数学模型,对电池中燃料及电解液的流动和传输、电极过程动力学及电荷传递过程进行了模拟,计算获得了具有石墨毡阳极的微流体燃料电池内的传质和燃料渗透特性,研究了石墨毡厚度及反应物(燃料和电解液)流量对电池性能的影响.结果表明:当入口流量为333 μl·min-1时,采用石墨毡可渗透阳极相比碳纸和碳布可渗透阳极,极限电流密度和极限功率密度分别提升12%和50%;电池电压为0.8 V时燃料渗透引起的寄生电流密度仅占电流密度的0.86%.电池性能随着石墨毡电极厚度增加而升高,但增幅逐渐减小;反应物流量增大,电池的性能先增加后逐渐趋于稳定.