《微重力條件下質子交換膜電解池傳熱傳質與兩相流動》是依託北京工業大學，由葉芳擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：微重力條件下質子交換膜電解池傳熱傳質與兩相流動
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：葉芳
- 依託單位：北京工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
可再生燃料電池RFC可供電也可蓄能，比能量密度非常高，成為未來新一代空間電源的最佳選擇。RFC中實現水電解功能的電解池是其關鍵部件之一。質子交換膜電解池在微重力條件下伴隨有電解電化學反應的熱物理問題研究的公開文獻非常少見。本申請項目將著眼於空間套用背景，主要從工程熱物理學科專業角度出發，為提高電解池電解性能及可靠性，保障空間套用時電解池的穩定供液，以落塔微重力實驗、地面常重力實驗、理論分析與數值模擬等手段，系統開展微重力條件下質子交換膜電解池內伴隨有電解電化學反應的多組分傳熱傳質與兩相流動過程的規律研究，研究微重力下電解池極板流場的設計最佳化方法，探究以上因素與電解池性能的相互影響的規律，並開展電解池內部溫度分布及傳熱特性的實驗研究。本項目的開展給空間用可再生燃料電池的發展與套用提供理論依據及礎數據，為我國未來空間電源的開發提供必要的支持和技術儲備。
結題摘要
可再生燃料電池結合了燃料電池和電解池技術。電解池是其關鍵部件。質子交換膜電解池質子由於具有高能量密度、環境友好和低能耗等優點，近年來已經成為研究熱點。也適用於在空間領域中作為能量儲蓄源。本項目以微重力和常重力條件下的質子交換膜電解池為研究對象，對電化學反應驅動的兩相流、傳熱傳質強化及流場最佳化等問題開展了研究工作。建立了質子交換膜電解池三維兩相等溫傳質模型，分析不同條件下電解池內氣液兩相組分濃度分布和傳質過程。項目組自製了質子交換膜電解池，搭建常重力及微重力實驗系統，利用微重力落塔實驗設施開展了質子交換膜電解池電解過程中傳熱傳質及兩相流動過程的實驗研究。項目研究獲得了穩定且高性能的質子交換膜電解池膜電極、極板材料選擇方法及流場設計方法。掌握了微重力及常重力下質子交換膜電解池兩相流動及傳熱傳質規律，得到了傳質特性和強化措施。本項目執行三年期間共獲得發明專利授權四項，發表文章三十三篇，其中SCI三篇，EI九篇，ISTP一篇，全面完成了項目任務和成果指標。後續還將有成果陸續發表。
