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硕士学位论文开题报告
直接甲醇燃料电池多孔流场板的制造及优化基础研究
研究生: 周波
指导教师: 汤勇
学号: 201320100153
学院: 机械与汽车工程学院
专业: 机械制造及其自动化
华南理工大学研究生院
二〇一四年十二月
一、摘要
论文题目
中文
直接甲醇燃料电池多孔流场板的制造及优化基础研究
英文
The Manufacture and Optimization of Porous Flow Distributor in Direct Methanol Fuel Cell
论文选题项目是否涉密
□是,并已办理《华南理工大学学位论文定密审批表》审批手续,复印件已附于本报告末页。
√否,并承诺学位论文将不涉及国家秘密和其他不宜公开的内容。
摘要(不超过800字)
直接甲醇电池(DMFC)是一种将存储在燃料和氧化剂中的化学能转变成电能的电化学反应装置,具有结构简单、系统体积比能量密度高、启动时间短、燃料易于存储和运输等优点,是燃料电池领域的研究热点,在移动便携式电器领域(如手机、PAD、数码产品、笔记本电脑等)具有广阔的应用前景。近年来,尽管国内外学者对DMFC进行了大量的研究,并取得了一定的成绩,但依然存在一定问题,限制其商业化进程。总的说来,DMFC目前面临着三大关键性问题:甲醇穿透问题,阳极CO2管理和阴极水管理。
多孔金属材料(PMM)作为最具潜力的功能结构材料之一,不仅继承了金属固体材质本身所具有的特性,如良好的导电、导热性,良好的塑性和可加工性等,还具有多孔材料独有的多孔、可渗透、高毛细力和高比表面积等优势,在能源、化工、冶金、汽车、航空航天等多个领域扮演着重要角色,近年来,更是得到了燃料电池研究人员持续的关注。然而,目前应用于DMFC多孔流场板的大部分PMM都是从市场购买获得,许多研究机构虽然在尝试探索 PMM 用于 PEM 类燃料电池的可行性,但仅是停留在“拿来用”的阶段,相关研究也仅限于简单考察电池的性能表现。围绕复合PMM材料和PMM浸润性物性参数和对电池阳极侧汽液两相管理和运输特性和阴极侧产物水管理的影响机制相关研究工作更是偏少。
本课题旨在探索复合PMM和PMM浸润性可控工艺,结合其相关的结构参数,探索将其应用于DMFC流场板的可能性,探索浸润性对电池阳极侧汽液两相管理和运输特性和阴极侧产物水管理的影响机制,这将为科研人员研究DMFC提供新的思考方向,同时,这将十分有利于科研人员从根本上为 PEM 类燃料电池量身打造符合其应用要求的 PMM。
关键词
中文
直接甲醇燃料电池多孔流场板结构优化浸润性两相管理
英文
Direct methanol fuel cell (DMFC)/ Porous flow distributor/ Structural optimization/ Wettability/ Two-phase management
1、关键词数量不少于三个; 2、关键词之间空一格(英文用/分隔)
二、立题依据

能源是经济发展的基础,没有能源工业的发展就没有现代文明。随着人类社会的不断发展,对于能源的需求逐步扩大,围绕能源展开的相关课题已是国内外学者研究的热点。传统的化石燃料是不可再生能源,终将面临枯竭的一天。其释放能量的过程中总是伴随着粉尘、硫的氧化物和氮的氧化物等有害物质排放,由此造成的土壤、空气、水质等污染,严重威胁着人类生存环境。同时,存储在化石燃料中的能量必须先转换成热能才能再转换成机械能或者动能,其转换过程受到卡诺循环的限制,转换效率低,造成了大量的资源浪费。因此,正是在这样的背景下,燃料电池(Fuel cell,简称FC)应运而生。燃料电池是一种将存储在燃料和氧化剂中的化学能转变成电能的电化学反应装置。理论上,只要反应物不断输入,产物不断排出,燃料电池就能源源不断地输出电能[1-5]。
按照电解质的不同,燃料电池可分为五大类:碱性燃料电池(Alkaline Fuel Cell,简称 AFC)、磷酸燃料电池(Phosphoric Acid Fuel Cell,简称 PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(Molten Carbonate Fuel Cell,简称 MCFC)、固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,简称 SOFC)和质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,简称PEMFC)。其中,PEMFC具有工作温度低(一般<100°C),发电效率高,启动迅速,零污染排放等优点,目前主要应用于车载动力电源和区域性分散式电站[1-5]。但是,PEMFC通常采用高压氢气作为燃料,受到加氢和储氢技术的限制,在运输和使用过程中存在着一