基于热-机耦合的燃料电池极板结构优化

为提高燃料电池极板机械强度,对平行流道极板结构进行优化,在流道中设置不同高度和不同排布方式的凸台;通过计算流体力学和有限元方法对极板进行热-机耦合仿真,以Fluent软件求解得到极板的温度场为热边界条件,将其导入Abaqus软件中进行有限元仿真,得到热-机耦合应力分布,分析不同流道结构极板的机械强度。仿真结果表明:在流道中设置凸台可以明显改善极板的温度分布和应力分布;凸台交叉排布的极板的温度均匀性较好、最大应力较小;凸台越高,极板的刚度越大、变形越小。

PEMFC钛双极板表面NbN改性研究

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)是新一代清洁高效的发电装置。双极板是其关键组成部件之一,为降低钛作为双极板的接触电阻,利用多弧离子镀技术在工业纯钛TA1表面制备了NbN涂层,并对不同偏压下制备的膜层进行了评价。结果表明,在不同偏压下Ti表面均能得到致密、完整的NbN涂层,该涂层不仅能显著提高钛基体的疏水性,而且能显著降低接触电阻和腐蚀电流密度。当偏压为300 V时,所制备的涂层综合性能最好,此时接触角为100.4°,1.5 MPa下的接触电阻为8.7 mW·cm^2,阴阳极腐蚀电流密度也得到了一定的降低。

超级电容器用镍锰基二元金属氧化物电极材料

赝电容电容器相比于双电层电容器拥有更高的比容量(大约10~100倍),由于在充电/放电过程中法拉第反应同时在电极材料表面和内部发生。因此,会产生更多电子,拥有更大的比容量。目前,赝电容电极材料的研究主要集中在金属氧化物和导电聚合物。镍锰基金属氧化物具有较高的理论比容量、成本低、无毒、环境友好等优点,但是其实际的电化学性能远低于理论值。因此,为了提升材料的电化学表现,研究者提出许多有效的策略,例如:制备不同种类金属氧化物作为电极材料;采用不同的工艺制备高比表面积的材料以及不同材料之间的复合产生协同作用等。本文综述了镍锰基二元金属氧化物(NiMnO3、NiMn2O4和Ni6MnO8)作为赝电容电极材料在超级电容器上的应用进展,同时结合目前研究方法进一步提出未来金属氧化物电极材料方面的发展方向,为继续深入研究提供一定的指导作用。