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μDMFC流场板润湿特性对气液输运的影响
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作者 李苗苗 时均浩 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期226-229,293,共5页
μDMFC流场沟道的微型化增加了流体在沟道中的流动阻力,容易使CO_2气泡堵塞沟道,不仅影响甲醇溶液的输运,而且还会阻碍甲醇向催化层传质,降低电化学反应效率,因此需要改善μDMFC阳极沟道的气液输运特性。基于VOF方法 ,采用计算流体力学... μDMFC流场沟道的微型化增加了流体在沟道中的流动阻力,容易使CO_2气泡堵塞沟道,不仅影响甲醇溶液的输运,而且还会阻碍甲醇向催化层传质,降低电化学反应效率,因此需要改善μDMFC阳极沟道的气液输运特性。基于VOF方法 ,采用计算流体力学软件FLUENT对μDMFC阳极沟道内的气液两相流进行数值模拟,研究双层流场板沟道侧壁面润湿特性对气液两相分布的影响。结果表明:单层流场板沟道内气液两相呈现分段流动现象,而双层流场板沟道内的气液两相呈现分层流动现象;双层流场板沟道内的含气率明显低于单层流场板沟道,并且压降特性前者优于后者;同时双层流场板沟道侧壁上层为疏水性,下层为亲水性时,不仅有利于气液输运,还有利于甲醇传质,为提升μDMFC的性能提供了一种有效的方法。 展开更多
关键词 阳极流场 润湿特性 μdmfc 气液输运 数值模拟
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沟道截面形状对μDMFC气液输运的影响
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作者 时均浩 李苗苗 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期21-24,共4页
设计矩形、三角形、半圆形、梯形和倒梯形截面形状的相同水力直径沟道,基于流体体积方法进行微型直接甲醇燃料电池(μDMFC)阳极流场沟道内气液输运数值模拟,研究截面形状对流场板沟道内含气率和压降特性的影响。单层流场板沟道中,矩形... 设计矩形、三角形、半圆形、梯形和倒梯形截面形状的相同水力直径沟道,基于流体体积方法进行微型直接甲醇燃料电池(μDMFC)阳极流场沟道内气液输运数值模拟,研究截面形状对流场板沟道内含气率和压降特性的影响。单层流场板沟道中,矩形截面沟道的含气率稳定在0.55且平均压降为750 Pa,与其他截面形状沟道相比,含气率适中且平均压降最小,适合作为优选方案;在相同截面形状下,双层流场板沟道中含气率比单层流场板沟道的含气率低约50%,平均压降也更低,其中三角形截面沟道内的含气率最低(小于0.2)且平均压降最小(不足200 Pa),可作为优选的截面形状。 展开更多
关键词 阳极流场 润湿 微型直接甲醇燃料电池(μdmfc) 气液输运 模拟
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微型直接甲醇燃料电池若干关键技术进展 被引量:1
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作者 刘冲 李苗苗 +3 位作者 梁军生 朱应利 孙灵俊 王立鼎 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第22期2759-2765,共7页
在介绍微型直接甲醇燃料电池(μDMFC)工作原理的基础上,探讨了其流场板结构、流场板工艺和材料、物料管理和封装技术等关键问题。分析比较了不同结构的流场板对μDMFC性能的影响,介绍了微流场板加工的难点和流场板材料的特殊性,讨论了μ... 在介绍微型直接甲醇燃料电池(μDMFC)工作原理的基础上,探讨了其流场板结构、流场板工艺和材料、物料管理和封装技术等关键问题。分析比较了不同结构的流场板对μDMFC性能的影响,介绍了微流场板加工的难点和流场板材料的特殊性,讨论了μDMFC物料管理方式及其进展,综述了μDMFC封装的难点和研究现状。 展开更多
关键词 μdmfc 微流场板 物料管理 封装
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基于COMSOL的微型直接甲醇燃料电池的数值模拟 被引量:2
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作者 赵祖光 刘俊 +3 位作者 陈观生 曾毅波 王婷婷 郭航 《纳米技术》 2014年第1期1-7,共7页
利用CFD软件COMSOL对微型直接甲醇燃料电池(Micro Direct Methanol Fuel Cell, &#181;DMFC)进行模拟仿真分析,该三维稳态模型综合考虑了电化学动力学、化学反应和组分传递的耦合过程,分析了电池内部物质的传输与扩散层和催化层的结... 利用CFD软件COMSOL对微型直接甲醇燃料电池(Micro Direct Methanol Fuel Cell, &#181;DMFC)进行模拟仿真分析,该三维稳态模型综合考虑了电化学动力学、化学反应和组分传递的耦合过程,分析了电池内部物质的传输与扩散层和催化层的结构参数对电池性能的影响。分析结果表明,扩散层厚度对电池性能的影响很大,选择合适的扩散厚度20 - 40 mm,可以获得更好的电池输出性能。 展开更多
关键词 μdmfc COMSOL 数值模拟 催化层 扩散层
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An Air-Breathing Micro Direct Methanol Fuel Cell with 3D KOH-Etched Cathode Structure
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作者 姜英琪 王晓红 +1 位作者 钟凌燕 刘理天 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期478-481,共4页
A micro direct methanol fuel cell (μDMFC) using MEMS technology is reported. The prototype features a unique 3D air-breathing cathode structure fabricated using KOH etching and double-side lithography. The optimiza... A micro direct methanol fuel cell (μDMFC) using MEMS technology is reported. The prototype features a unique 3D air-breathing cathode structure fabricated using KOH etching and double-side lithography. The optimization of the MEMS fabrication process is analyzed. The experimental results show the prototype generates a maximum power density of 2.52mW/cm^2 at room temperature. This performance is better than the published resuits of other silicon-based passive μDMFCs. Moreover,it is comparable with that of our previous active μDMFCs which require an external pump, certificating the feasibility of this new configuration. 展开更多
关键词 μdmfc air breathing bulk etching MEMS micro power source
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微型直接甲醇燃料电池三维性能数值仿真 被引量:5
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作者 张博 张宇峰 +2 位作者 刘晓为 乔育花 张鹏 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05B期2160-2162,共3页
采用CFD软件对微型甲醇燃料电池(MicroDirectMethanolFuelCells,μDMFC)进行模型的建立和性能仿真,并比较了不同的流场结构设计对电池性能的影响.结果表明,蛇形流场结构比较点型和平行流场结构具有更好的电池性能,且由于甲醇的渗透,甲... 采用CFD软件对微型甲醇燃料电池(MicroDirectMethanolFuelCells,μDMFC)进行模型的建立和性能仿真,并比较了不同的流场结构设计对电池性能的影响.结果表明,蛇形流场结构比较点型和平行流场结构具有更好的电池性能,且由于甲醇的渗透,甲醇浓度增加时,会引起电流密度的有所下降. 展开更多
关键词 燃料电池 微型甲醇燃料电池 计算流体力学 流场 甲醇渗透
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微型直接甲醇燃料电池阴极集流板多孔结构设计 被引量:4
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作者 张鹏 张宇峰 +1 位作者 张博 刘晓为 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期820-827,共8页
针对自呼吸微型直接甲醇燃料电池阴极氧气传质效率低和性能差等问题,对微型直接甲醇燃料电池阴极集流板多孔结构进行了设计和实验研究。通过建立甲醇燃料电池阴极模型,分析了集流板开孔形状和开孔率的变化对电池性能的影响,指出开孔形... 针对自呼吸微型直接甲醇燃料电池阴极氧气传质效率低和性能差等问题,对微型直接甲醇燃料电池阴极集流板多孔结构进行了设计和实验研究。通过建立甲醇燃料电池阴极模型,分析了集流板开孔形状和开孔率的变化对电池性能的影响,指出开孔形状对阴极电流几乎没有影响,开孔率在一定范围内变化时阴极电流变化较小。然后对得出的结果进行了实验验证。提出了一种具有平行沟道的阴极集流板多孔结构,通过对阴极氧气浓度、速度和电流密度的模拟仿真,说明了提出的结构可以有效改善氧气传质和提高电池性能。利用微精密加工技术实现了有效面积为8mm×8mm的自呼吸微型直接甲醇燃料电池,室温下测试显示,当甲醇溶液浓度为1mol/L,流速为1ml/min时,最大输出功率达到11mW/cm2,为便携式微能源系统的应用开发奠定了基础。 展开更多
关键词 微型直接甲醇燃料电池 阴极集流板 自呼吸 平行沟道
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微型直接甲醇燃料电池极板结构的研究 被引量:1
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作者 张宇峰 刘晓为 +2 位作者 王喜莲 王蔚 索春光 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05B期2153-2155,2159,共4页
极板结构直接影响微型直接甲醇燃料电池的极化特性,采用微机械加工技术制作几种不同极板流场结构的直接甲醇燃料电池.通过对不同极板结构的微型直接甲醇燃料电池的性能比较,发现栅型阳极流场结构的电池输出特性明显优于螺旋蛇型和点型... 极板结构直接影响微型直接甲醇燃料电池的极化特性,采用微机械加工技术制作几种不同极板流场结构的直接甲醇燃料电池.通过对不同极板结构的微型直接甲醇燃料电池的性能比较,发现栅型阳极流场结构的电池输出特性明显优于螺旋蛇型和点型流场结构.另外对采用不同极板材料制作的直接甲醇燃料电池也进行比较,发现不锈钢微型直接甲醇燃料电池的性能明显优于硅基结构的燃料电池. 展开更多
关键词 微机械加工 微型直接甲醇燃料电池 极板结构 极化特性
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微型直接甲醇燃料电池的研究现状及进展 被引量:1
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作者 林才顺 王新东 +1 位作者 王淑燕 马立军 《湿法冶金》 CAS 2007年第1期22-24,43,共4页
详细地介绍了国内外微型直接甲醇燃料电池的研究动态及最新进展,重点阐述了微型直接甲醇燃料电池的工作原理、设计结构、制备过程及性能,并简要分析了这种电池在发展过程中存在的问题和工业化前景。
关键词 微型燃料电池 微型直接甲醇燃料电池 工业化 现状
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基于MEMS技术的微型直接甲醇燃料电池的制作 被引量:1
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作者 索春光 陈伟平 刘晓为 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2008年第9期118-120,共3页
为了进一步简化微型直接甲醇燃料电池(μDMFC)系统,便于电池批量生产,采用MEMS技术制作μDMFC。电池的制作包括传统的MEMS工艺,如,氧化、光刻、湿法刻蚀、硅—玻璃键合等方法,还包括一种新的催化电极制备方法,即采用硅片阳极氧化的方法... 为了进一步简化微型直接甲醇燃料电池(μDMFC)系统,便于电池批量生产,采用MEMS技术制作μDMFC。电池的制作包括传统的MEMS工艺,如,氧化、光刻、湿法刻蚀、硅—玻璃键合等方法,还包括一种新的催化电极制备方法,即采用硅片阳极氧化的方法。首先,制得多孔硅(PS)作为催化电极的基底,然后,采用化学镀法分别在PS上沉积出Pt阴极催化电极和Pt-Ru阳极催化电极。PS具有巨大的比表面积,使化学镀的催化剂层拥有不连续的三维结构,能显著增加催化剂的活性面积,同时,化学镀液中贵金属的利用率高达95%,可以有效地节约贵金属用量。研究中采用扫描电镜(SEM),能量色散X射线分析(EDX)对催化剂层的形貌和成分等物理性能进行了分析。 展开更多
关键词 微型直接甲醇燃料电池 微电子机械系统 多孔硅 化学镀
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微型直接甲醇燃料电池的三维数值模拟研究
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作者 梁军生 李守祚 +1 位作者 罗颖 王大志 《传感器与微系统》 CSCD 2017年第2期14-17,共4页
运用计算流体力学软件COMSOL^(TM)建立了微型直接甲醇燃料电池(μDMFC)三维数值模型,并用MEMS工艺制作电池进行实验验证。模型耦合了连续性方程、电化学反应方程和动量方程等。通过对模型求解,输出了平均电流密度和电压等参数。分析了... 运用计算流体力学软件COMSOL^(TM)建立了微型直接甲醇燃料电池(μDMFC)三维数值模型,并用MEMS工艺制作电池进行实验验证。模型耦合了连续性方程、电化学反应方程和动量方程等。通过对模型求解,输出了平均电流密度和电压等参数。分析了扩散层和催化层结构参数对电池性能的影响,结果表明:过厚的催化层对电池性能提升并无太大帮助,在增大电催化剂Pt担量前提下应尽量减小催化层厚度。 展开更多
关键词 微型直接甲醇燃料电池 三维模型 扩散层 催化层
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微型直接甲醇燃料电池CO2气泡排除问题研究 被引量:4
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作者 赵寅廷 刘冲 +1 位作者 梁军生 徐征 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期199-202,共4页
利用CFD方法模拟了微型直接甲醇燃料电池阳极二氧化碳气体在沟道中的流动与分布。结合两相流理论,研究了不同流场布局、沟道尺寸和燃料入口流速对两相流压力降及气体分布的影响,得到了最大残余体积含气率与流道宽度及入口速度的关系。... 利用CFD方法模拟了微型直接甲醇燃料电池阳极二氧化碳气体在沟道中的流动与分布。结合两相流理论,研究了不同流场布局、沟道尺寸和燃料入口流速对两相流压力降及气体分布的影响,得到了最大残余体积含气率与流道宽度及入口速度的关系。结果表明蛇形流场排泡效果要优于平行流场,尤以流道宽度为600μm时最佳。根据计算结果,分别对蛇型流场、平行流场和三通道蛇型流场中气体聚集的位置进行了预测。研究结果为流场的参数设计和结构优化提供了参考。 展开更多
关键词 微型直接甲醇燃料电池 CFD 数值模拟 流场 二氧化碳
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微型直接甲醇燃料电池的研究进展 被引量:3
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作者 张宇峰 张曙斌 刘晓为 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期801-811,共11页
为了更好地理解快速发展的微型直接甲醇燃料电池技术,分析了消费市场和国防系统对小体积、高性能的便携式电源的需求,总结了微型直接甲醇燃料电池技术的发展现状.微型直接甲醇燃料电池利用微机械加工技术制作,在笔记本电脑、手机、单兵... 为了更好地理解快速发展的微型直接甲醇燃料电池技术,分析了消费市场和国防系统对小体积、高性能的便携式电源的需求,总结了微型直接甲醇燃料电池技术的发展现状.微型直接甲醇燃料电池利用微机械加工技术制作,在笔记本电脑、手机、单兵系统、弹药引信等领域有广阔应用前景,因为它具有体积小、质量轻、能量密度高、环境友好等优点.但同时也因为微小尺寸效应,微型直接甲醇燃料电池中也存在产物管理、制造方法、膜电极制备、燃料供给等方面的技术难题.对目前微型直接甲醇燃料电池的研究状况进行深入调研,分析了影响燃料电池输出性能的关键因素,指出了微型直接甲醇燃料电池面向未来应用的发展趋势和所需要解决的技术挑战. 展开更多
关键词 便携式应用 微型直接甲醇燃料电池 微机械加工系统 便携式电源
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