在体积微型化条件下,极板流场图形的设计对燃料电池的性能优化,尤其是提高面积比功率,具有极其重要的意义.本文设计了不同沟道和沟脊宽度的阳极极板,测试了相应微型自吸氧燃料电池的性能变化.实验结果表明,在沟脊宽度小于沟道宽度的条件下,增加沟道或沟脊宽度都能改善微型燃料电池的性能,但改善幅度随宽度增加而趋缓.当沟道和沟脊宽度等比例变化时,性能随宽度的增加的最优值为600μm,其性能达到了2.87mW/cm2,优于沟道和沟脊均为400μm和800μm的燃料电池的性能.
将单个直接甲醇燃料电池的固体骨架看成开口系统 ,燃料电池稳定运行时的热负荷由阳极反应、阴极反应和甲醇直接氧化反应产生的 3部分热量组成 ,利用热力学原理将其计算 .在双极板上设置平行的冷却通道 ,将电池电化学反应产生的热量及时排出 ,有利于燃料电池的稳定运行 .根据燃料电池中燃料、氧化剂的流向和冷却通道内冷却水流向的不同 ,冷却水和壁面的换热分别在恒热流密度和恒壁温热边界条件下进行 .计算了 2种情况下冷却通道壁面的温度和换热系数 .结果表明 ,前者的换热效果要比后者好 ,但是 ,后者保证了工作层面具有恒定的温度 ,更有利于直接甲醇燃料电池的稳定运行
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