论文总字数：19901字

摘 要

PEM燃料电池是将空气中的氢气与氧气中的化学能转化成电能的电化学装置。本研究以一台三通道蛇形流场的PEM燃料电池为研究对象，测试不同封装力下燃料电池的极化曲线及阻抗图，并研究封装力对燃料电池的性能以及各种损耗的影响，并分析产生变化的原因。

试验结果表明:

1. 燃料电池的封装力使PEM燃料电池的极化曲线有了不同的变化，PEM燃料电池的电化学性能会有一个最佳的工作时的封装力。在本次的实验中，PEM燃料电池的电化学性能最佳时的封装力为3.0 N·m。
2. 功率密度曲线会出现一个最高点，对应的功率密度值称为最大功率密度。当温度为80℃时，封装力为3N·m时，燃料电池的最大功率密度最大，为。

关键词：PEM燃料电池 组装力 极化曲线

Abstract

PEM fuel cells are electrochemical devices that convert the chemical energy of hydrogen and oxygen in the air into electrical energy. In this study, a three-channel serpentine flow field PEM fuel cell is taken as the research object, and the polarization curves and impedance diagrams of the fuel cell under different packaging forces are tested, and the effects of the packaging force on the performance and various losses of the fuel cell are studied. And analyze the reasons for the changes.

The results showed that:

(1) The encapsulation force of the fuel cell changes the polarization curve of the PEM fuel cell differently, and the electrochemical performance of the PEM fuel cell will have an optimal working-time encapsulation force. In this experiment, the encapsulation force at the best electrochemical performance of the PEM fuel cell was 3.0 N·m.

(2) The power density curve shows a peak, and the corresponding power density value is called the maximum power density. When the temperature is 80 degrees and the encapsulation force is 3 N·m, the maximum power density of the fuel cell is at maximum.

Keywords: PEM fuel cell; assembly force; polarization curve

目录

摘 要 I

Abstract II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.1.1课题背景 1

1.1.2 本课题研究目的及工程应用价值 1

1.2 PEM燃料电池的发展动向 2

1.2.1 PEMFC的工作原理 3

1.3 PEM燃料电池研究现状 3

1.3.1 PEM燃料电池典型结构 6

1.4 本文的主要研究内容 7

1.4.1 封装力对PEM燃料电池电化学性能影响 7

第二章 PEM燃料电池的实验过程 8

2.1 引言 8

2.2 试验系统 8

2.2.1 PEMFC系统 8

2.2.2 燃料电池测试系统 11

2.2.3 测极化曲线原理 14

2.2.4 测阻抗原理 14

2.3 氧气和氢气流量的计算 15

2.3.1 氧化剂的用量 15

2.3.2 燃料气体的用量 15

2.4 实验过程 16

第三章 封装力对PEM燃料电池性能影响的结果与分析 18

3.1引言 18

3.2 封装力对PEM燃料电池阻抗的影响 18

3.3 封装力对PEM燃料电池性能的影响 20

3.4 本章小节 23

第四章 结论与展望 24

4.1 结论 24

4.2 展望 24

4.3 经济评价 25

4.3.1 投资预估 25

参考文献 26

致谢 28

第一章 绪论

1.1 引言

1.1.1 课题背景

人类的生活与社会生产力，是远远不能离开能源的。自工业革命以来,化石燃料的广泛使用推动了传统农业社会向现代工业社会的转变。能源和环境问题是如今的一个重要难题。工业生产中对燃料的过度使用,导致现如今的燃料资源缺乏。从二十世纪到二十一世纪,温室气体中二氧化碳的平均浓度增加了约30%，并且，世界的人口数量在急速增加，这必然会增加燃料等能源的消耗。所以,减少化石燃料的燃烧和使用,增加清洁能源的使用，是未来生活与生产中的重要任务^[1]。

1.1.2 本课题研究目的及工程应用价值

PEM燃料电池以电化学的方法将化学能转化成为电能^[2]。PEM燃料电池在发电应用方面,是一种完美的发电设备^[3]。发电的方式有多种，燃料电池是其中的第四种，发电的方式还有：火力发电、水力发电和核电发电。在电力能源的范围内，PEM燃料电池的形成是一种伟大的成果，其必然有着突出的优良性能，它的特点是发电效率很高，没有污染的气体排放，在其运行过程中，电池的工作温度低，所以可以连续数日的不间断工作，工作期间的声音分贝低，在国家的交通，军事等方面会有很大的发展^[4]。

当时间转到近代的二十世纪八十年代，在民用方面，燃料电池也起着十分重要的角色。通过一个加拿大电力公司的努力研究，并且通过当地政府的支持，燃料电池的性能得到了很好的完善，并且其性价比更是提高了几倍。之后的时间，在八十年代到现代的时间，美国、加拿大等一系列国家也陆续开始的对PEM燃料电池的钻研。其中的研究内容包括了基础钻研以及一些实物产品的研究。在最近的六年时间，它有希望成为符合世界发展的最发达的移动电池，其作用最适合运用在电车或者新能源汽车上，为车辆提供动力，所以各大汽车品牌陆续开展合作新能源汽车中的PEM燃料电池，将装载了PEM燃料电池的车实际进行上路测试等实验。并且，因为各个国家军队的安全以及保密性的需要，所以在科研方面，都加紧了对PEM燃料电池高端技术的实验与研究^[5]。

可见各国对PEM燃料电池的研究方面已经日益成熟，研究成果可喜可贺。值得一提的是，在电池的推广宣传以及实际使用上面发生了一些问题。产品的制造费用只高不低，应用时长寿命需要增长，它并没有到我们理想中的性能，显然还应该提高燃料电池技术。所以降低研究燃料电池的成本问题，同时增长其运行时的效率是一个大问题。

请支付后下载全文，论文总字数：19901字