《直接乙醇燃料電池膜電極中物質傳輸特性研究》是依託哈爾濱工業大學，由安亮擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：直接乙醇燃料電池膜電極中物質傳輸特性研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：安亮
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
作為一種清潔、高效的可持續能源轉化技術，直接乙醇燃料電池被視為最具吸引力的下一代攜帶型電源。然而，目前直接乙醇燃料電池所面臨的關鍵問題之一是其較低的電池性能。燃料電池系統是一個涉及多種物質傳輸及與電化學反應相耦合的複雜體系，傳輸特性對其性能有著重要影響。本項目就是以直接乙醇燃料電池為研究對象，採用實驗和數值模擬相結合的方法探究直接乙醇燃料電池膜電極中物質傳輸特性。實驗研究揭示陰離子交換膜中物質傳輸特性和多孔電極中物質傳輸與電化學反應耦合特性；建立直接乙醇燃料電池傳輸模型，分析直接乙醇燃料電池內不同物質傳輸特性及電化學反應特性；揭示直接乙醇燃料電池膜電極中物質傳輸特性及各設計和運行參數的相互關係和影響規律，為膜電極與系統設計最佳化提供理論基礎。
結題摘要
乙醇這種可再生、碳中性的特點使直接乙醇燃料電池近年來受到全世界廣泛的關注並被公認為最具發展潛力的可再生能源技術之一。本項目通過多種線上測量技術，一定程度上明晰了陰離子交換膜中物質傳輸規律，給出了陰離子交換膜的最優運行參數，揭示了各種離子交換膜的電荷載體分布規律，最終確定了在該燃料電池體系下離子交換膜的主要電荷載體是陰離子。通過全電池的系統研究，揭示了直接乙醇燃料電池膜電極中物質傳輸特性及各設計和運行參數的影響規律，從而設計出了既能強化物質傳輸，又能增強反應動力學的新型雙功能電極。基於以上實驗研究，構建了陰離子交換膜燃料電池傳輸模型，並進行了實驗驗證；另外，已將該模型套用到了相同體系下不同燃料運行的陰離子交換膜燃料電池中，並探究了運行及設計參數對電池性能的影響規律。該成果一定程度上可為陰離子交換膜燃料電池多孔電極的最佳化設計提供理論指導。本項目相關研究成果可為其他類型燃料電池的電極最佳化及其性能提升提供一定的理論和實踐指導，有助於推動燃料電池的發展與套用。
