燃料电池流场优化设计及仿真研究开题报告
2020-04-13 15:18:28
1. 研究目的与意义（文献综述）
随着科技的进步，全球能源问题越加紧迫，传统石油等不可再生能源日益减少，亟需新的能源来加以代替。氢能具有热值高，无污染，环境友好的特点，可以作为代替能源，通过燃料电池将氢能转化为电能以供人类使用是一个十分可取的方式。
质子交换膜燃料电池(pemfc)具有功率密度高、能量转换效率高、低温启动和无污染等优点，是目前最有希望应用于便携式电源、小型固定发电站和电动汽车等交通工具的动力电源，市场前景相当可观。流场结构是影响质子交换膜燃料电池性能的一个重要因素，它的功能是引导反应气流动方向，确保反应气均匀分配到电极各处，经电极扩散层到达催化层参与电化学反应，同时排出电化学反应生成的水。不合理的流场设计容易导致反应物的不均匀分布，或者使生成的水不能顺利排出电池，进而导致电流密度不均匀分布，产生局部过热、水淹、质子膜局部溶胀等现象，引起电池性能衰减或失效。然而，合理的流场设计能够使电池性能提高50％左右，可以使电极各处均能获得充足的反应气并及时排出生成的水，从而保证燃料电池具有较好的性能和稳定性哺。因此，pem燃料电池的流场设计与优化对提高电池的性能具有十分重要的意义。
国内外现状分析
2. 研究的基本内容与方案
质子交换膜燃料电池阴极流场的合理设计可以使气体以及电流均匀分布 ,有利于提高性能。本毕业论文采用数值模拟的方法 ,对常见的阴极流场进行了综合评价的基础上对其进行不同结构设计。研究内容主要包括：
采用造型软件对燃料电池双极板流场结构进行设计，设计出不同结构、尺寸和类型的流场结构。
采用comsol multiphysics软件对不同结构的流场进行模拟计算，研究结构参数对气体分配的影响。
3. 研究计划与安排
| 周 次（时间） | 工 作 内 容 |
| 1~2（2.26~3.9） | 学生提交文献检索摘要。撰写开题报告。并完成网上提交开题报告。整理论文提纲、设计概要。 |
| 3~4（3.12~3.23） | 进行外文翻译，并提交外文翻译译文。 |
| 5~6（3.26~4.6） | 绘图，撰写毕业设计说明书（设计类）或论文（研究类）。 |
| 7~ 8（4.9~ 4.20） | 撰写毕业设计说明书（设计类）或论文（研究类），绘图。 |
| 9~ 11（4.23~ 5.11） | 完成绘图，并完成网上提交毕业设计说明书 |
| 12（5.14 ~ 5.18） | 学生书面提交毕业设计说明书、图纸或论文，并打印成册。并书面提交答辩申请，并作答辩准备； |
| 13~14（5.21 ~ 6.1） | 教师审阅毕业设计说明书（设计类）或论文（研究类）和（图纸），审查确定学生答辩资格并予以公示。 |
| 15（6.4~ 6.8） | 毕业设计答辩。。 |
| 备注： | 此表是拟定时间。如有变化，以实际为准。 |
4. 参考文献（12篇以上）
【1】 张宁，张小娟 渐变型流场对pemfc传质和性能的影响 《电源技术》 2017（03）395-398
【2】 苏宇静 鲁聪达 吴明格 基于树状分形流场的质子交换膜燃料电池性能分析 浙江工业大学, 2016（07）1367-1371
【3】 陈士忠， 刘 健， 陈 宁， 吴玉厚 pem 燃料电池流场形状研究现状 《可再生能源》 2014（12)1908-1916
