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论文类型：会议论文

发表时间：2006-01-05

页面范围：660-666

关键字：直接甲醇燃料电池;计算流体力学;阳极三维模型;阳极结构;气液两相流

摘要：本文利用计算流体力学模拟软件,对直接甲醇燃料电池的阳极结构进行了模拟,模型的控制方程耦合了连续性方程、模拟电化学反应的Butler-Volmer方程和动量方程等.模型共分为四个部分:集流板、流体通道、扩散层和催化层.假定DMFC内的燃料为粘性不可压缩流体,其流动符合层流假设,将Navier-Stokes方程组作为四个区域内的基本传输方程.模型考虑了甲醇燃料在多孔介质中的质量传输特性,同时也考虑了生成CO2后流道中气液两相流的流动.通过对模型的求解,得到了不同操作条件下DMFC的工作性能,输出了平均电流密度和电压等参数,发现电池的极限电流密度和功率随燃料入口速度及DMFC内温度的增大而增大,而甲醇浓度在2.5mol/L时最优,这是由于甲醇在高浓度时由阳极向阴极的渗透引起的.不同工作条件下电池开路电压的变化较小.同时也得到了DMFC内部燃料组分及CO2的浓度分布图,为实验及DMFC的深入研究提供了数据参考。