国家自然科学基金(20606025)
- 作品数：10 被引量：52H指数：4
- 相关作者：王宇新许莉王红星张洁婧曹鹏贞更多>>
- 相关机构：天津大学吉林农业大学中国海洋大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划天津市科技发展战略研究计划项目更多>>
- 相关领域：电气工程理学化学工程更多>>
- 基于新球型微观结构模型模拟PEMFC催化层被引量：1
- 2015年
- 建立了一个新球型催化层微观结构模型,并基于此模型对质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能进行了模拟.该模型中假设催化层由Pt/C颗粒和离子聚合物-孔混合相组成.假设Pt/C颗粒为球形结构,其直径符合正态分布,用不同直径的球来表示随机分散在电极中的Pt/C颗粒.计算了催化层内的传递和电化学反应,研究了质子和氧气及电化学反应速率在电极厚度方向上的分布,并且通过对比氧气浓度、过电位和电化学反应速率的分布、极化曲线及催化剂利用率等证明了适当的电极厚度与Pt/C颗粒粒径有利于提高电池性能.
- 张洁婧王宇新许莉
- PEMFC流道横截面二维两相流数学模型(Ⅰ) 模型建立被引量：2
- 2007年
- 建立了质子交换膜燃料电池(PEMFC)流道和脊横截面的二维两相流数学模型(across-the-channelmodel)。模型描述了PEMFC主要的传递和反应过程,包括阴、阳两极反应气的质量传递、动量传递、电子和质子的传递以及电化学反应等。模型细致地描述了水(液态和气态)在扩散层、催化层以及质子交换膜中的传递过程。模型可以用来研究流场、扩散层、催化层以及膜等对电池性能的影响,进而达到优化电池结构的目的。
- 王红星许莉王宇新
- 关键词：质子交换膜燃料电池数学模型两相流
- PEMFC流道横截面二维两相流数学模型(Ⅱ) 流道设计对电池性能影响被引量：1
- 2007年
- 利用之前建立的数学模型(across-the-channel model)研究了流道设计对电池性能的影响。结果表明,对不同增湿条件的质子交换膜燃料电池(PEMFC),其流道设计策略应有所不同:在增湿较差或者不增湿的条件下,电池阴极流场板应当采用较宽的脊以获得较好的保湿效果;在增湿较好的条件下,则应当采用较窄的脊以增强阴极排水功能,从而提高电池性能。
- 王红星许莉王宇新
- 关键词：质子交换膜燃料电池数学模型流道设计
- SPEEK/PES-C、SPEEK/SPES-C共混质子交换膜研究被引量：10
- 2009年
- 通过在磺化聚醚醚酮(SPEEK,DS=61.68%)中分别混入酚酞型聚醚砜(PES-C)、磺化酚酞型聚醚砜(SPES-C,DS=53.7%)制备出SPEEK/PES-C、SPEEK/SPES-C共混质子交换膜.结果表明,共混的两种聚合物之间均具有较好的相容性.PES-C、SPES-C的混入能有效降低膜的溶胀及甲醇透过,且随着共混量的增加,这种作用越趋明显.纯SPEEK膜在75℃左右溶解,而SPEEK/PES-C(30wt%)、SPEEK/SPES-C(30wt%)共混膜在80℃时溶胀度仅为22.5%、26.32%.在室温至80℃范围内,纯SPEEK及共混膜的甲醇透过系数都在10-7cm2.s-1数量级上,远小于Nafion115膜.在饱和湿度下,温度大于90℃时,SPEEK/PES-C(20wt%)共混膜电导率超过Nafion115膜;温度大于110℃时,SPEEK/SPES-C(30wt%)共混膜电导率与Nafion115膜相当,达到0.11S.cm-1.高电导率,低透醇系数以及明显提高了的可使用温度表明该类共混膜有望在DMFC中使用.
- 高启君王宇新许莉卫国强王志涛
- 关键词：磺化聚醚醚酮共混膜直接甲醇燃料电池
- 基于微观格点模型模拟PEMFC定向结构催化层被引量：1
- 2015年
- 用微观格点模型对质子交换膜燃料电池(PEMFC)定向结构阴极性能进行了模拟,并与随机结构电极进行了对比,研究了催化剂利用率及电池性能的变化.计算了催化层内的传递和电化学反应,研究了质子、氧气及电化学反应速率在电极厚度方向上的分布,并且通过对比氧气浓度、离子电势和电化学反应速率的分布,证明了Pt/C颗粒在电极厚度方向上定向排布有利于提高电池性能.另外,研究了电极厚度对定向结构电极性能的影响,发现与随机结构电极不同,定向结构电极厚度越小,高电流密度下电极性能越好.
- 张洁婧王宇新张建峰许莉
- 关键词：微观结构格点模型
- PEMFC流场的数学模拟被引量：4
- 2007年
- 质子交换膜燃料电池(PEMFC)流场是影响其电池性能的重要因素.建立了针对PEMFC流场分析的数学模型,并对5种常见形式的流场进行了模拟计算,考察了其中气体流速及电流密度等物理量的分布情况.模拟结果显示,流场形式对电流密度分布影响很大,适当拉近上游和下游流场之间的距离可以促进电流密度的均匀分布.所建方法可以用来评价流场,对流场形式的设计有指导作用。
- 王红星王宇新
- 关键词：质子交换膜燃料电池流场数学模型
- 质子交换膜燃料电池流道设计被引量：20
- 2007年
- 质子交换膜燃料电池(PEMFC)以其高效率、高比能量、低污染等优点被认为是一种适合人类发展和环境要求的理想电源。双极板(流场板)是质子交换膜燃料电池的重要部件,其质量占电池堆60%以上。流场板上的流道设计对电池性能、运行效率和制造成本有很大影响。系统地综述了现有的流道设计,剖析了流道的功能及其对电池性能的影响,并在此基础上讨论了流道设计的发展趋势。
- 曹鹏贞王红星王宇新
- 关键词：质子交换膜燃料电池双极板流道设计
- 胶州湾海水纳滤软化的研究被引量：15
- 2007年
- 采用超滤-纳滤膜集成膜技术,进行了胶州湾海水纳滤软化现场试验,筛选了纳滤膜,考察了料液流量、操作压力对纳滤膜元件运行效果的影响,评价了纳滤作为海水淡化预处理对海水中主要离子的截留效果,并进行了短期试验。结果表明超滤-纳滤膜集成技术可为淡化系统提供优质的软化水,为胶州湾地区膜法海水淡化奠定了基础。
- 苏保卫王玉红李晓明王铎姚野高从堦
- 关键词：纳滤海水淡化集成膜过程
- 考虑催化层中气液态水影响的PEMFC微观模型被引量：2
- 2013年
- 在考虑气、液两相水影响的条件下基于微观格点催化层模型对聚合物膜燃料电池(PEMFC)性能进行了模拟.通过氧浓度分布和反应速率分布的比较,说明了同时考虑催化层中气、液两相水影响的必要性.模拟分析了液态水体积分数、氧气浓度及氧还原反应速率等在阴极催化层中的分布情况和影响因素.考察了不同程度‘水淹’情况下的电池性能以及催化层孔隙率对水传递和电池性能的影响.结果显示,催化层中‘水淹’程度对电池性能有显著影响.催化层中较大的孔隙率便于其中水的排出,从而有利于提高电池性能.
- 陈秋香张洁婧王宇新
- 关键词：催化层质子交换膜燃料电池格点模型液态水传递
- 催化层厚度对质子交换膜燃料电池性能影响的数值研究
- 2017年
- 采用一维稳态宏观均相模型,首次对不同阴极催化层(CCL)厚度的质子交换膜燃料电池(PEMFC)在全操作电流范围内的功率输出进行了计算和比较。在催化层中各相的体积比不变的前提下,催化层厚度以2种方式变化:一是变化单位面积催化层内的Pt载量;二是变化Pt在碳载铂(Pt/C)催化剂颗粒中的质量分数。2种方式的模拟结果均表明,催化层较厚的PEMFC具有较高的功率输出。但是从提高催化剂利用率角度考虑,第1种催化层厚度变化方式中催化层越薄催化剂利用率越高,第2种方式相反。在本研究设定的CCL参数范围内,最适宜厚度催化层在整个电流密度范围内都使PEMFC有最高的功率输出。
- 王娜张文王宇新
- 关键词：质子交换膜燃料电池功率输出
