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研究生论文开题 研究生论文开题 研究生论文开题 被动式微型燃料电池阳极自适应设计与实现 导 师：张宇峰教授 学 生：付文婷 2013.07.10 主要内容 主要内容及研究方案 可能存在的问题及解决方法 进度安排 论文背景及研究目的和意义 国内外研究现状 完成课题已具备和所需要的条件经费 论文背景及研究的目的和意义 本课题来源于国家自然科学基金。基金号 微小型直接甲醇燃料电池（ μDMFC ）由于具有能量密度高、操作简单、启动速度快、环保清洁等优点，能有效解决目前限制微小型电子器件发展的供能问题 ，具有广阔的应用前景。 被动式不需要外界有源的辅助设备供给燃料，利用扩散和自然对流对电池进行供料，有利于手机、笔记本电脑等便携式用电设备的集成，并且能有效的提高体积能量密度。 工作原理 Anode Cathode Overall 阳极 阴极 MEA Methanol CO2 e- H+ O2 H2O Methanol CO2 e- H+ O2 H2O Methanol CO2 e- H+ O2 H2O Methanol CO2 e- H+ O2 H2O Methanol CO2 e- H+ O2 H2O Methanol CO2 e- H+ O2 H2O Methanol CO2 e- H+ O2 H2O Methanol CO2 e- H+ O2 H2O Methanol CO2 e- H+ O2 H2O Methanol CO2 e- H+ O2 H2O Methanol CO2 e- H+ O2 H2O Methanol CO2 e- H+ O2 H2O Methanol CO2 e- H+ O2 H2O Methanol CO2 e- H+ O2 H2O Methanol CO2 e- H+ O2 H2O Methanol CO2 e- H+ O2 H2O Methanol CO2 e- H+ O2 H2O Methanol CO2 e- H+ O2 H2O Methanol CO2 e- H+ O2 H2O Methanol CO2 e- H+ O2 H2O Methanol CO2 e- H+ O2 H2O Methanol CO2 e- H+ O2 H2O Methanol CO2 e- H+ O2 H2O Methanol CO2 e- H+ O2 H2O 直接甲醇燃料电池（DMFC）基本结构主要由阳极极板、膜电极（MEA）和阴极极板组成，其中MEA由扩散层、催化层和质子交换膜（PEM）组成。 甲醇溶液+ CO2 O2（空气）+水 主要内容 本论文主要内容 对提高甲醇工作性能进行设计 对被动式直接甲醇燃料电池性能测试 被动式甲醇燃料电池的国内外研究 论文背景及研究目的和意义 国内外研究现状 国内外应用概况 军用方面 三星研制的军用电池 民用方面 应用于iphone的燃料电池 新加坡销售的燃料电池 日本KDDI公司研制的燃料手机电池 东芝的折叠式超薄手机燃料电池 ? 直径只有3mm的燃料电池 打火机大小的燃料装备 Gholami等人研究了极流板对被动式燃料电池的性能的影响和CO2气体的运动特性。当阳极采用开孔率为53.76%的非均匀平行流场时，供给浓度为4mol/L时达到最大功率密度20mW/cm2。 Torres等人采用体硅工艺，性能可达9mW/cm2 是硅基被动式的较高水平。 Chan等人采用线切割加工技术，不锈钢表面溅射Pt进行防腐蚀处理。性能可达8.5mW/cm2 。 Weinmueller 等人采用硅基底，SU-8作为基电极，沉积Au作为电流收集层。 然而性能较低。 被动式微型直接甲醇燃料电池研究现状 被动式微型直接甲醇燃料电池阳极供给方式研究现状 用低浓度甲醇溶液进行阳极供给 用高浓度甲醇溶液进行阳极供给 通过甲醇汽化对阳极甲醇溶液进行供给 利用毛细材料对阳极甲醇溶液进行供给 研究单位、人员 研究年份 甲醇浓度 功率密度(mW/cm2) 温度℃ 燃料供给形式 主要研究内容 Song 2007 3M ———— 50-70℃ 液体 通过计算水传质系数和甲醇效率得出被动式DMFC的水渗透能力。 Xu 2007 1-4M 110（2M） 30、50、70 ℃ 液体 研究气体扩散层材质、膜厚、电流密度、温度、甲醇浓度和CO2气体流速对电池性能的影响