阴极结构对质子交换膜燃料电池性能的影响

针对质子交换膜燃料电池多孔介质中液态水水淹造成电池性能降低的问题,将扩散层和催化层中水传递和相变方程进行耦合实现水在阴极内的连续传递,建立了质子交换膜燃料电池阴极二维稳态等温两相模型,利用COMSOL Multiphysics软件进行模拟计算并进行验证.基于液态水对氧气传质阻力的影响,探究了阴极不同结构参数对多孔介质排水和电池性能的影响,获得了不同结构下阴极内的氧气浓度、液态水饱和度、过电位和氧还原速率分布情况.结果表明：该气液两相模型的电池极化曲线与实验极化曲线吻合良好;薄扩散层和适宜的扩散层孔隙率有利于液态水的排出,提升电池性能;较薄的催化层厚度有利于催化剂利用率的提高,说明引入微孔层可以有效提升电池性能.     

两相质子交换膜燃料电池工作性能优化

该文建立了质子交换膜燃料电池二维稳态等温多相模型，在多孔介质中，利用MaxwellStefan多组分扩散方程与相变方程进行数值计算，探讨了阴极多孔电极与质子膜中的水分布，分析了操作条件和结构对燃料电池输出性能的影响.数值结果表明，液态水含量具有明显的空间分布，受结构和操作条件的影响明显，适当降低阴极进气湿度、提升进气压力和使用疏水性材料有利于电池性能达到最优.基于气液两相模型的燃料电池的极化曲线与实验数据具有很好的一致性，表明了模型的有效性，采用优化的1 mm宽流道可以有效改善阴极催化层中水和氧气浓度分布的均匀性，从而提高电池性能.     

氧化石墨烯及多聚磷酸复合改性剂对沥青自愈合性能的影响

为了研究氧化石墨烯（graphite oxide,GO）和多聚磷酸（polyphosphoric acid,PPA）复合改性剂对沥青自愈合性能的影响,利用Materials Studio软件构建基质沥青和GO/PPA复合改性沥青的分子模型,通过密度、溶解度和玻璃化转变温度对建立的沥青模型进行合理性验证;在2组沥青之间插入1 nm的真空层以表示疲劳损伤后产生的微裂缝,研究基质沥青和GO/PPA复合改性沥青在不同温度下的自愈合过程,并以扩散系数、活化能和指前因子为指标对两者的自愈合能力进行了评价;最后通过动态剪切流变试验验证模拟结果的准确性。结果表明：随着温度的升高,基质沥青和GO/PPA复合改性沥青中的微裂缝可以更快速修复;与基质沥青相比,GO/PPA复合改性沥青的扩散系数更大,因此具有更高的自愈合效率。研究成果有助于加深对GO/PPA复合改性剂自愈合效果的理解,为后续类似研究提供理论依据。     

氢氧燃料电池改进探究

制作氢氧燃料电池的实验探究在教学中承担着重要的教学功能。通过对氢氧燃料电池电极材料的不断改进,提升电池的性能。将实验改进与教学相结合,提升学生的科学探究能力,激发学生的创新意识。