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《試析質(zhì)子交換膜燃料電池的電化學(xué)和數(shù)值模擬研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所博士學(xué)位論文質(zhì)子交換膜燃料電池的電化學(xué)和數(shù)值模擬研究姓名：胡經(jīng)緯申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：化學(xué)工程指導(dǎo)教師：張華民20060530摘要摘要質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)研究手段主要分為實(shí)驗(yàn)研究和模型研究。本文的研究內(nèi)容為PEMFC的電化學(xué)和數(shù)學(xué)模型研究。論文建立了基于電化學(xué)線性掃描、電化學(xué)交流阻抗和電化學(xué)嗓音技術(shù)的金屬雙極板材料腐蝕速率測量平臺；建立了基于薄膜電極技術(shù)的電極陰極催化劑、陽極催化劑的電化學(xué)離線表征平臺；建立了基于單電池的電化學(xué)在線測試平臺；作為電化學(xué)測試的初步應(yīng)用，建立了基于電化學(xué)測試方法的電池分析模型系
2、統(tǒng)。本文開展了基于電化學(xué)測試技術(shù)的PBI體系高溫PEMFC的500h連續(xù)壽命實(shí)驗(yàn)，指出催化齊Ⅱ顆粒長大是性能衰減的主要原因；建立了基于電化學(xué)測量的PBI體系高溫PEMFC的一維數(shù)學(xué)模型；首次運(yùn)用電化學(xué)小幅度方波電位階躍法在線測量了電池內(nèi)阻。考察了操作條件對PBI體系高溫PEMFC性能的影響，運(yùn)用電化學(xué)交流阻抗技術(shù)解釋了空氣性能差的原因，運(yùn)用RDE技術(shù)考察了PBI體系和Nafion體系的區(qū)別，首次給出了氧在PBI聚合物薄膜中的擴(kuò)散系數(shù)和磷酸根吸附的定量數(shù)據(jù)。同時建立了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PBI體系高溫電池預(yù)測系統(tǒng)。建立了整合了開路條件下的電化學(xué)交流阻
3、抗技術(shù)的基于動量守恒方程，質(zhì)量守恒方程和電化學(xué)方程的二維垂直于流道方向的數(shù)學(xué)模型，模型預(yù)測結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合良好。關(guān)鍵詞：質(zhì)子交換膜燃料電池；電化學(xué)方法：數(shù)學(xué)模型；人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；PBI體系高溫PEMFCAbstractJingweiHu(ChemicalEngineering)DirectedbyProLHuaminZhangThemainstudymethodsinPEMFCcanbedividedintotwoclasses，oneisexperimentalresearch，andtheotherismathematicmodelresea
4、rch．Theaimsofthisthesisaretodevelopelectrochemicalmeasurementplatformandtoconstructmathematicmodelbasedonelectrochemicalmeasurements．Theelectrochemicalmeasurementplatformwasdevelopedonthedeterminationofcorrosionrateofthinmetalbipolarplatematerials；andtheex—situ．electrochemica
5、lmeasurementplatformbasedonthinfilmelectrodewasconstructedtoinvestigatethecathodeandanodecatalystactivity；andthein_situ．electrochemicalmeasurementplatformonPEMFCsinglecellisdeveloped．Finally，ananalyticPEMFCmodelbasedonelectrochemicalmethodswasconstructedasasimpleexampleforthe
6、applicationofelectrochemicaltechniques．500hcontinuousagingtestonPBIsystemhightemperaturePEMFCwasconducted，anditisfoundthattheagglomerationofcathodecatalystwasthemainreasonfortheperformancedegradationintheagingtest．Meanwhile，aone—dimensionalmathematicmodelwasdevelopedtosimulat
7、etheagingprocess．Meanwhile，anin—situ．ElectrochemicallowamplitudesquarewavetechniquewasdevelopedtomeasuretheinternalresistanceofPEMFC．TheeffectofoperationalconditionsontheperformanceofPBIsystemhightemperaturePEMFCwasstudied；theEIStechniquewasappliedtointerprettheAbstractpoorpe
8、rformanceofPBIsystemhightemperaturePEMFCandthinfilmRDEtechniquewasus
