基于棉线的微流体燃料电池阳极传质特性LB模拟

• 作者: 穆嫒萍 叶丁丁 陈蓉 朱恂 廖强
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 微流体学 燃料电池 格子动理格式 格子Boltzmann 传质 流动
• 年，卷（期）: 2021,（7）
• 所属期刊栏目: 能源和环境工程
• 页码范围: 3278-3287
• 页数: 9页
• 分类号: TM911.4
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20200019

摘要

基于棉线的微流体燃料电池采用棉线作为流道，无须外部泵、易于微型化，是便携式微流体设备非常有前景的电源，但其性能受阳极燃料传质的限制。本文采用格子Boltzmann方法研究基于棉线的微流体燃料电池阳极耦合电化学反应的传质特性，通过构建三维的棉线流道数值模型，计算得到该流道内燃料的速度及浓度分布，并讨论燃料的进口浓度及流量对该电池阳极性能及传质特性的影响。计算结果表明：阳极极化曲线与实验结果吻合较好；燃料在棉线内部的流速较低，在不同阳极过电位下，燃料浓度沿流动方向均降低，且过电位越大降低得越多；进口燃料浓度越高时，平均电流密度越高，阳极性能升高；随着进口燃料流量的增加，棉线与反应界面接触部位的浓度与其他区域浓度之间的差异增大，而进口流量较低时，该浓度的差异较小且流道后段的浓度较低。