PEMFC扩散层微结构的分形维 Fractal dimensions of microstructure of gas diffusion layer in PEM fuel cells.pdfVIP

PEMFC扩散层微结构的分形维 石 英Ⅵ， 肖金生：， 李亚奎1， 刘坤z (1．武汉理工大学自动化学院，湖北武汉430063； 2．武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室，湖北武汉430070) 摘要：采用分形理论中的重要参数分形维对质子交换膜燃料电池(PEMFc)扩散层的微结构特征进行描述。通过扫描电 采用盒维法分别测定了扩散层不同结构特征体：固体骨架、孔隙及两者间界面的分形维。结合盒维法计算原理，研究了 三个特征体分形维之间的关系。研究结果表明，当试样孔隙率大于0．5时，孑L隙的盒维数大于固体骨架的盒维数，大于 两者间界面的盒维数。通过分析可知，用分形维来刻画扩散层(多孔介质)的微结构特征是合理的。可以考虑将分形理 论应用到质子交换膜燃料电池建模过程中，使得仿真计算结果更接近实际情况。 关键词：气体扩散层；分形维；孔隙；骨架；界面 911．4 中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1002—087x(2006)06—0458．03 ofmicrostmctureof di触sion Fractaldimensions gas inPEM如elcells layer sHI Kull2 Yin91一，xn0Jin_shen乎，LIYa-kuil，LIU j．SchooJ Hubd ofAdVanced f 43D063，Cb抽a；2．S招fc ofAuf0脚a“咖，W曲an【，njve巧j纱ofTbcbnoJo曰‘Wu矗an K毋，Laboratofy Te曲noJ aI】d 0_∥衙Ma椭Jss_yn曲e鲥s Abstralct：Microstmctureof difmsion inPEM如e1cellsweredesc曲ed dimensionsin propeniesgas 1ayer(GDL) by丘actal electmn ofTGP—H一060carbon andTGP—H一060carbon 丹actaltheory．ScaIlllingmicmscope(SEM)imagesp印er papertreated with tetra me dimensionsofdifrerentGDL nuoro poly ethylene(PTFE)weregatllered．Usingbox—countingmethod，疗actal stnlctumlfeaturesweremeasured：solid andtheinterfhcebe觚eenthem．Andtheir wasalsostudied matrix，pores relationship me mechanismofthe memod．It’sfoulldthat dimensionof is than by computational box—co