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瓦莱里·a·丹尼洛夫Joeri Denayer,月亮, ”<年代p一个ncl一个年代年代=”一个dju年代t-article-svg-size">一种改进的槽串联模型直接甲醇燃料电池年代p一个n>”,国际期刊的电化学我>, 卷。2011年, 文章的ID204937年, 9 页面, 2011年。 https://doi.org/10.4061/2011/204937
一种改进的槽串联模型直接甲醇燃料电池
瓦莱里·a·丹尼洛夫,<年代up>1,2年代up>年代p一个n><年代pan class="">Joeri Denayer,<年代up>1年代up>和年代p一个n><年代p一个ncl一个年代s="">Il月球<年代up>3年代up>年代p一个n>
1年代up><年代p一个n>化学工程系,sccp布鲁塞尔,Pleinlaan Elsene, 1050年布鲁塞尔,比利时年代p一个n>
2年代up><年代p一个n>部门流程和化学技术的单元操作,喀山国立技术大学,喀山,鞑靼斯坦420015年,俄罗斯年代p一个n>
3年代up><年代p一个n>延世大学化学工程系,134年Shinchon-dong,首尔120 - 749,韩国年代p一个n>
文摘
本研究提出了一种改进的TSR模型直接甲醇燃料电池(DMFC)的质量和能量平衡方程考虑阳极气体逸出的通道。TSR模型包括一个修改后的电荷平衡方程适用于燃料电池电压稳定器的操作模式。极化曲线计算与改进的TSR模型同意从文献实验数据。发达TSR模型可以近似二维浓度、温度和电流密度资料DMFC的平行流场。
<年代p一个ncl一个年代年代="end-abs">1。介绍
直接甲醇燃料电池是一个潜在的能源来取代电池的便携式电子设备。DMFC的主要吸引力的特性包括能量密度高,充电时间几乎为零。大量的1 d和3 d模型可供DMFC的文学。Kulikovsky了DMFC的1 d等温模型(<一个href=”#B1">1一个>]。Murgia等人开发了一维多组分液体饲料DMFC稳态等温模型(<一个href=”#B2">2一个>]。Hyun等人预测DMFC性能不同的阳极流场设计通过计算模拟(<一个href=”#B3">3一个>]。丹尼洛夫等人开发了两阶段模型的子模型相间转移。他们用CFD-based DMFC模型可视化和分析气体逸出和阳极通道中的流动模式<一个href=”#B4">4一个>- - - - - -<一个href=”#B6">6一个>]。与CFD技术与高度复杂的过程描述,集总参数模型与一个反应堆网络计算快,近似流模式和资料集中在燃料电池。Sundmacher et al。<一个href=”#B7">7一个>- - - - - -<一个href=”#B10">10一个>]发达装运箱和TSR DMFC的模型在恒电流模式下操作。他们用坦克在串联电抗器模型探讨影响阳极流场的稳态和动态行为的DMFC平行,现货,长斜方形的设计。我们以前的研究侧重于TSR模型发展固体氧化物燃料电池(<一个href=”#B11">11一个>,<一个href=”#B12">12一个>]。本研究的目的是修改这对DMFC TSR模型在恒电势的运营模式。
2。模型公式
2.1。TSR合流DMFC的典范
在燃料电池燃料和氧化剂流与并行通道可以近似作为反应器网络遵守坦克串联模型。图<一个href=”http年代://www.newsama.com/journals/ijelc/2011/204937/fig1/" target="_blank">1一个>说明了应用串联电抗器的坦克(TSR)模型并流模式与平行平面燃料电池流场设计。
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坦克的数量设置为<年代vg height="14.7125" id="M97" style="vertical-align:-3.2316pt;width:39.125px;" version="1.1" viewbox="0 0 39.125 14.7125" width="39.125" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
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图<一个href=”http年代://www.newsama.com/journals/ijelc/2011/204937/fig2/" target="_blank">2一个>比较实验和计算极化曲线对DMFC表的操作条件<一个href=”http年代://www.newsama.com/journals/ijelc/2011/204937/tab1/" target="_blank">1一个>。实线代表了DMFC模型与改进的TSR模型预测。
图<一个href=”http年代://www.newsama.com/journals/ijelc/2011/204937/fig3/" target="_blank">3一个>与稳态仿真结果显示直方图TSR模型预测的DMFC 1.0饲料的燃料在阳极阴极和纯氧饲料。应该注意的是,每个柜的特点是完全混合,浓度分布、温度、电流密度提出了阶跃变化的坦克系列。甲醇浓度的通道是减少由于阳极电化学反应。阳极通道,二氧化碳是阳极电化学反应的产物。阳极通道中气体含量从进口到出口后增加趋势摩尔有限公司<年代ub>2年代ub>浓度。二维直方图表示反应物之间的强耦合和电流密度分布。预测电流密度配置文件是在阳极甲醇浓度的趋势通道。Murgia et al。<一个href=”#B2">2一个>实验获得的极化数据由一个水库,水甲醇循环有限公司<年代ub>2年代ub>被释放到大气中。进口有限公司<年代ub>2年代ub>浓度的液体燃料表<一个href=”http年代://www.newsama.com/journals/ijelc/2011/204937/tab1/" target="_blank">1一个>对应于燃料储层中的气液平衡条件。MEA的预测温度剖面图是电流密度分布的主要趋势。
(一)年代trong>
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4所示。结论
本研究提出了一种TSR DMFC模型在恒电势的运营模式。发达TSR模型包括质量和能量平衡方程在阳极和阴极箱内气体一起进化阳极通道。修改后的电荷平衡方程边界条件定义为接口。评估二维资料的可能性DMFC的主要优势之一是开发TSR模型。仿真结果表明浓度之间的强耦合,coflow DMFC的温度和电流密度分布。考虑燃料和氧化剂的均匀分布的假设渠道,TSR模型预测限制的DMFC的性能在给定的流态(坦克),传质和催化剂活性。改进的TSR模型允许研究不同参数对DMFC性能的影响。结果可用于更好地理解和研究各种参数的影响和操作条件对DMFC性能。
答:电荷平衡方程的推导
电势字段由电荷守恒方程。电荷平衡之间的界面电子导电和ion-conducting媒体是由(<一个href=”#B16">16一个>]<年代p一个ncl一个年代年代=”e问u一个t我on" id="EEqA.1">
在哪里<年代vg height="14.2375" id="M131" style="vertical-align:-3.13504pt;width:13.725px;" version="1.1" viewbox="0 0 13.725 14.2375" width="13.725" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
的电位差电子媒体进行<年代vg height="14.475" id="M137" style="vertical-align:-3.13504pt;width:10.825px;" version="1.1" viewbox="0 0 10.825 14.475" width="10.825" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
改进燃料电池模型与新的电荷平衡方程提供了一个更好的理解主要现象管理在燃料电池的电化学反应(<一个href=”#B4">4一个>- - - - - -<一个href=”#B6">6一个>,<一个href=”#B11">11一个>,<一个href=”#B12">12一个>]。
b .电解质目前
根据定义,电解质目前写如下:<年代p一个ncl一个年代年代=”e问u一个t我on" id="EEqA.2.1">
在这里<年代vg height="14.5625" id="M143" style="vertical-align:-3.20526pt;width:18.6px;" version="1.1" viewbox="0 0 18.6 14.5625" width="18.6" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
我们注意到潜在可逆的能斯特在电极/薄膜界面与阳极和阴极平衡潜在的差异:<年代p一个ncl一个年代年代=”e问u一个t我on" id="EEqA.2.5">
众所周知,阳极和阴极电势之差等于电池的电压<年代p一个ncl一个年代年代=”e问u一个t我on" id="EEqA.2.6">
潜在价值的离子进行媒体在电极/电解液界面可以表达(<一个href=”#EEqA.2.3">B.3一个>)如下:<年代p一个ncl一个年代年代=”e问u一个t我on" id="EEqA.2.8">
考虑到方程(<一个href=”#EEqA.2.2">B.2一个>)- (<一个href=”#EEqA.2.8">B.6一个>),我们获得下一个电解电流密度的表达式:<年代p一个ncl一个年代年代=”e问u一个t我on" id="EEqA.2.9">
在哪里<年代vg height="17.75" id="M158" style="vertical-align:-3.13504pt;width:42.087502px;" version="1.1" viewbox="0 0 42.087502 17.75" width="42.087502" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
当前应用程序的新表达式电解质燃料电池模型显示在我们的论文(<一个href=”#B4">4一个>- - - - - -<一个href=”#B6">6一个>,<一个href=”#B11">11一个>,<一个href=”#B12">12一个>]。
c .混合物浓度的定义
质量平衡方程对渠道和催化剂层与摩尔浓度组件定义。针对气液流动渠道,组件浓度对应的物理意义混合物的浓度。根据定义,混合物的浓度<年代p一个ncl一个年代年代=”e问u一个t我on" id="EEqA.3.1">
在哪里<年代vg height="11.7125" id="M161" style="vertical-align:-0.15048pt;width:18.200001px;" version="1.1" viewbox="0 0 18.200001 11.7125" width="18.200001" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
缩写
<年代p一个ncl一个年代年代="GlossGroup-title">拉丁字母我>年代p一个n>承认
作者感谢IWT Vlaanderen,金融支持OCPEC“用电优化化工生产热电联产”。
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版权
版权©2011瓦莱里·a·丹尼洛夫等。这是一个开放的分布式下文章<一个rel=”l我cen年代e”href="http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/">知识共享归属许可一个>,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。
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