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在體積微型化條件下,極板流場圖形的設計對燃料電池的性能優化,尤其是提高面積比功率,具有極其重要的意義.本文設計了不同溝道和溝脊寬度的陽極極板,測試了相應微型自吸氧燃料電池的性能變化.實驗結果表明,在溝脊寬度小于溝道寬度的條件下,增加溝道或溝脊寬度都能改善微型燃料電池的性能,但改善幅度隨寬度增加而趨緩.當溝道和溝脊寬度等比例變化時,性能隨寬度的增加的最優值為600μm,其性能達到了2.87mW/cm2,優于溝道和溝脊均為400μm和800μm的燃料電池的性能.
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將單個直接甲醇燃料電池的固體骨架看成開口系統 ,燃料電池穩定運行時的熱負荷由陽極反應、陰極反應和甲醇直接氧化反應產生的 3部分熱量組成 ,利用熱力學原理將其計算 .在雙極板上設置平行的冷卻通道 ,將電池電化學反應產生的熱量及時排出 ,有利于燃料電池的穩定運行 .根據燃料電池中燃料、氧化劑的流向和冷卻通道內冷卻水流向的不同 ,冷卻水和壁面的換熱分別在恒熱流密度和恒壁溫熱邊界條件下進行 .計算了 2種情況下冷卻通道壁面的溫度和換熱系數 .結果表明 ,前者的換熱效果要比后者好 ,但是 ,后者保證了工作層面具有恒定的溫度 ,更有利于直接甲醇燃料電池的穩定運行
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