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Rapid fabrication of modular 3D paper-basedmicrofluidic chips using projection-based 3D printing
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作者 Mingjun Xie Zexin Fu +5 位作者 Chunfei Lu Sufan Wu Lei Pan Yong He Yi Sun Ji Wang 《Bio-Design and Manufacturing》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第5期611-623,共13页
Paper-based microchips have different advantages,such as better biocompatibility,simple production,and easy handling,making them promising candidates for clinical diagnosis and other fields.This study describes ametho... Paper-based microchips have different advantages,such as better biocompatibility,simple production,and easy handling,making them promising candidates for clinical diagnosis and other fields.This study describes amethod developed to fabricate modular three-dimensional(3D)paper-based microfluidic chips based on projection-based 3D printing(PBP)technology.A series of two-dimensional(2D)paper-based microfluidic modules was designed and fabricated.After evaluating the effect of exposure time on the accuracy of the flow channel,the resolution of this channel was experimentally analyzed.Furthermore,several 3D paper-based microfluidic chips were assembled based on the 2D ones using different methods,with good channel connectivity.Scaffold-based 2D and hydrogel-based 3D cell culture systems based on 3D paper-based microfluidic chips were verified to be feasible.Furthermore,by combining extrusion 3D bioprinting technology and the proposed 3D paper-based microfluidic chips,multiorgan microfluidic chips were established by directly printing 3D hydrogel structures on 3D paperbased microfluidic chips,confirming that the prepared modular 3D paper-based microfluidic chip is potentially applicable in various biomedical applications. 展开更多
关键词 paper-based microfluidic chip Projection-based 3D printing(PBP) Modularization cell culture
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Microfluidic fuel cells integrating slanted groove micro-mixers to terminate growth of depletion boundary layer thickness
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作者 Jinchi SUN Xiongwei TIAN +2 位作者 Zhangqing LIU Jie SUN Menglian ZHENG 《Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering)》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第10期859-874,共16页
Because of potential high energy densities,microfluidic fuel cells can serve as micro-scale power sources.Because microfluidic fuel cells typically operate in the co-laminar flow regime to enable a membrane-less desig... Because of potential high energy densities,microfluidic fuel cells can serve as micro-scale power sources.Because microfluidic fuel cells typically operate in the co-laminar flow regime to enable a membrane-less design,they generally suffer from severe mass transfer limitations with respect to diffusion transport.To address this issue,a novel channel design that integrates slanted groove micro-mixers on the side walls of the channel is proposed.Numerical modeling on the design of groove micro-mixers and grooveless design demonstrates a mass transfer enhancement that has a 115%higher limiting current density and well-controlled convective mixing between the oxidant and the fuel streams with the use of slanted groove micro-mixers.Moreover,the growth of the thickness of the depletion boundary layer is found to be terminated within approximately 2 mm from the channel entrance,which is distinct from the constantly growing pattern in the grooveless design.In addition,a simplified mass transfer model capable of modeling the mass transfer prFocess with the presence of the transverse secondary flow is developed.Further,a dimensionless correlation is derived to analyze the effects of the design parameters on the limiting current density.The present theoretical study paves the way towards an optimal design of a microfluidic fuel cell integrating groove micro-mixers. 展开更多
关键词 microfluidic fuel cell MEMBRANELESS Slanted groove micro-mixer Mass transfer Depletion boundary layer
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A Microfluidic Reactor for Energy Applications
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作者 Luke T. Wagner Jie Yang +2 位作者 Sasan Ghobadian Reza Montazami Nastaran Hashemi 《Open Journal of Applied Biosensor》 2012年第3期21-25,共5页
Miniature microbial fuel cells have recently drawn lots of attention as portable power generation devices due to their short startup time and environmentally-friendly process which could be used for powering small int... Miniature microbial fuel cells have recently drawn lots of attention as portable power generation devices due to their short startup time and environmentally-friendly process which could be used for powering small integrated biosensors. We designed and fabricated a microbial fuel cell in a microfluidic platform. The device was made in polydimethylsiloxane with a volume of 4 μL and consisted of two carbon cloth electrodes and proton exchange membrane. Shewanella Oneidensis MR-1 was chosen to be the electrogenic bacterial strain and inoculated into the anode chamber. Ferricyanide was used as the catholyte and pumped into the cathode chamber at a constant flow rate during the experiment. The mi- niature microbial fuel cell generated a maximum current of 2.59 μA and had a significantly short startup time. 展开更多
关键词 microfluidic MICROBIAL fuel cell RENEWABLE ENERGY BIOCHEMICAL Process
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棉线基甲酸盐微流控燃料电池的性能测试
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作者 郝大程 宋超 +2 位作者 李成勋 田颖 韩君 《大连交通大学学报》 CAS 2024年第3期101-105,共5页
搭建了以棉线为流道材料的甲酸钠微流控燃料电池,利用电化学工作站测试了燃料的量、电解液的量及电极结构这三种因素对燃料电池性能的影响。结果显示:在电极结构相同的情况下,燃料的量与电解液的量均为1 mol/L时燃料电池性能较好;控制... 搭建了以棉线为流道材料的甲酸钠微流控燃料电池,利用电化学工作站测试了燃料的量、电解液的量及电极结构这三种因素对燃料电池性能的影响。结果显示:在电极结构相同的情况下,燃料的量与电解液的量均为1 mol/L时燃料电池性能较好;控制甲酸钠与氢氧化钠的量均为1mol/L,对比不同电极组合的燃料电池性能得到当阳极为石墨管电极,阴极为石墨棒电极时电池性能最佳,其最大功率密度可达85.66μW/cm^(2)。 展开更多
关键词 微流控燃料电池 甲酸盐 棉线基
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石墨电极棉线基微流体肼燃料电池
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作者 郝大程 王城铭 +1 位作者 李成勋 宋超 《电池》 CAS 北大核心 2024年第2期180-184,共5页
为找到性价比高且安全环保的供电设备,搭建以水合肼为燃料、石墨为电极以及棉线为流道材料的无催化剂微流体燃料电池(MFC),并进行性能测试。石墨管阳极、石墨棒阴极组合的MFC电化学性能最佳,电池于燃料浓度为0.075 mol/L、NaOH浓度为1.0... 为找到性价比高且安全环保的供电设备,搭建以水合肼为燃料、石墨为电极以及棉线为流道材料的无催化剂微流体燃料电池(MFC),并进行性能测试。石墨管阳极、石墨棒阴极组合的MFC电化学性能最佳,电池于燃料浓度为0.075 mol/L、NaOH浓度为1.0 mol/L及电极距离为4 mm时,具有11.10μW/cm^(2)的最大功率密度和121.45μA/cm^(2)的电流密度。搭建的MFC具有材料简单、成本低且组装方便等特点,无需外部泵维持共层流,作为便携式设备具备集成化和小型化的潜力。 展开更多
关键词 微流体燃料电池(MFC) 棉线基 石墨电极 水合肼 功率密度 电流密度
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Effect of geometrical configurations on alkaline air-breathing membraneless microfluidic fuel cells with cylinder anodes
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作者 ZHANG Biao WANG HaoNan +6 位作者 ZHU Xun YE DingDing LIAO Qiang SUI PangChieh DJILALI Ned JIANG Li FU YaLu 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第3期388-396,共9页
Membraneless microfluidic fuel cells(MMFCs) outperform traditional membrane-based micro-fuel cells in membraneless architecture and high surface-to-volume ratio and facile integration, but still need substantial impro... Membraneless microfluidic fuel cells(MMFCs) outperform traditional membrane-based micro-fuel cells in membraneless architecture and high surface-to-volume ratio and facile integration, but still need substantial improvement in performance. The fundamental challenges are dictated by multiphysics regarding cell configurations: the interaction of fluid flow, mass transport and electrochemical reactions. We present a numerical research that investigates the effect of geometrical configurations(rod arrangement, cell length, rod diameter and spacer configuration) on the fuel transport and performance of an alkaline MMFC with cylinder anodes. Modeling results suggest that the staggered rod arrangement outperforms the in-line case by 10.1% at 50 μL min^(–1). Cell power output and power density vary nearly linearly with the cell length. In the case with 0.7 mm anodes and 0.3 mm spacers, the increased flow resistance at anode region drives the fuel to intrude into the spacer zone, leading to fuel transport limitation at downstream. The feasibility of non-spacer configuration is demonstrated, and the power density is 93.7% higher than the baseline due to reduced cell volume and enhanced fuel transport. In addition, horizontal extension of the anode array is found to be more favorable for scale-up, the maximum power density of 181.9 mW cm^(–3) is predicted. This study provides insight into the fundamental, and offers guidance to improve the cell design for promoting performance and facilitating system integration. 展开更多
关键词 microfluidic fuel cell CYLINDER ANODE mass transport cell configuration computational model
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微流控系统制备金属纳米催化剂研究进展
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作者 孙墨杰 王洋 +3 位作者 刘建军 张士元 周静 张庭 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期128-136,共9页
金属催化剂按活性组分的数量一般分为单金属催化剂与多金属催化剂,当金属材料缩小至纳米级别时,具有的比表面积大、稳定性高等优势使其表现出优异的催化活性与稳定性,因此金属纳米材料成为催化领域的研究热点。微流控反应器的小尺寸、... 金属催化剂按活性组分的数量一般分为单金属催化剂与多金属催化剂,当金属材料缩小至纳米级别时,具有的比表面积大、稳定性高等优势使其表现出优异的催化活性与稳定性,因此金属纳米材料成为催化领域的研究热点。微流控反应器的小尺寸、大比表面积特性使其具有高传质传热效率与高混合速率等特点,可以大幅提高反应速率,在纳米材料的制备中展现出突出优势。同时,利用传统方法合成金属纳米材料时,反应进程难以做到精准可控;而利用微流控方法对微小体积流体的精确可操控性,可以达到对反应进程的精准控制,得到结构功能可控、尺寸分布均匀的材料。本文将微流控体系的优势与金属纳米材料的高催化性能相结合,归纳了近年来利用微流控系统制备单金属及多金属纳米材料的研究进展,并探讨了金属纳米催化剂在燃料电池与有机合成领域的应用。结合金属纳米材料在微反应器中的形成机理,讨论了微反应器通道结构及反应条件对材料微观结构的影响,并对微流控技术制备金属纳米催化剂的集成化与工业化进行了展望。 展开更多
关键词 微反应器 微流体学 纳米材料 催化剂 燃料电池
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直接铝-过硫酸钠微流体燃料电池性能研究
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作者 刘春梅 孙灿兴 +2 位作者 高燕均 姜朋飞 刘靖洁 《河南科技大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2023年第2期25-31,40,共8页
为获得一种高性能且低成本的新型水系铝电池,本文提出并构建了一种直接铝-过硫酸钠微流体燃料电池。研究了阳极电解液浓度、阴阳极电解液总流速及其流速比、氧化剂浓度对该微流体燃料电池产电性能的影响。结果表明:当阳极电解液浓度为2.... 为获得一种高性能且低成本的新型水系铝电池,本文提出并构建了一种直接铝-过硫酸钠微流体燃料电池。研究了阳极电解液浓度、阴阳极电解液总流速及其流速比、氧化剂浓度对该微流体燃料电池产电性能的影响。结果表明:当阳极电解液浓度为2.00 mol/L,阴阳极电解液总流速为200μL/min,阴阳极电解液流速比为1∶1,过硫酸钠氧化剂浓度为1.5 mol/L时,该直接铝-过硫酸钠微流体燃料电池的产电性能达到最佳,其开路电压为2.56 V,功率密度和电流密度的最大值分别为275 mW/cm^(2)和216 mA/cm^(2),铝阳极的最大比容量密度达到2760 mAh/g。 展开更多
关键词 微流体燃料电池 铝阳极 过硫酸钠氧化剂 性能研究
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微流体燃料电池发展现状 被引量:3
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作者 张雁玲 王红涛 +2 位作者 孟凡飞 雒亚东 凌凤香 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期65-73,共9页
微流体燃料电池基于流体的微流动特性,燃料和氧化剂流体在层流流动作用下可自然分层而无需使用质子膜,极大地降低成本并提高电池设计的灵活性,具有体积小、重量轻及容量大的优点,是燃料电池的最新发展方向之一。目前,国外关于微流体燃... 微流体燃料电池基于流体的微流动特性,燃料和氧化剂流体在层流流动作用下可自然分层而无需使用质子膜,极大地降低成本并提高电池设计的灵活性,具有体积小、重量轻及容量大的优点,是燃料电池的最新发展方向之一。目前,国外关于微流体燃料电池的研究已取得阶段性进展,而国内相关报道相对较少。本文详细介绍了微流体燃料电池的组成如燃料、氧化剂、电解质及电池性能受限因素,重点综述了flow-over型电极、flow-through型电极、空气吸入式电极微流体燃料电池的发展现状;指出空气吸入式微流体燃料电池发展空间较大,并可通过改善阳极反应动力学并优化燃料和氧化剂的类型、浓度及流速,实现燃料利用率和电池性能的同步提高,具有较大应用前景;提出了开发高效、廉价电极催化剂以及改进微通道制备技术、催化层涂覆技术是未来微流体燃料电池的研究方向。 展开更多
关键词 微流体 燃料电池 层流 电极
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基于棉线的微流体燃料电池阳极传质特性LB模拟 被引量:3
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作者 穆嫒萍 叶丁丁 +2 位作者 陈蓉 朱恂 廖强 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期3278-3287,F0003,共11页
基于棉线的微流体燃料电池采用棉线作为流道,无须外部泵、易于微型化,是便携式微流体设备非常有前景的电源,但其性能受阳极燃料传质的限制。本文采用格子Boltzmann方法研究基于棉线的微流体燃料电池阳极耦合电化学反应的传质特性,通过... 基于棉线的微流体燃料电池采用棉线作为流道,无须外部泵、易于微型化,是便携式微流体设备非常有前景的电源,但其性能受阳极燃料传质的限制。本文采用格子Boltzmann方法研究基于棉线的微流体燃料电池阳极耦合电化学反应的传质特性,通过构建三维的棉线流道数值模型,计算得到该流道内燃料的速度及浓度分布,并讨论燃料的进口浓度及流量对该电池阳极性能及传质特性的影响。计算结果表明:阳极极化曲线与实验结果吻合较好;燃料在棉线内部的流速较低,在不同阳极过电位下,燃料浓度沿流动方向均降低,且过电位越大降低得越多;进口燃料浓度越高时,平均电流密度越高,阳极性能升高;随着进口燃料流量的增加,棉线与反应界面接触部位的浓度与其他区域浓度之间的差异增大,而进口流量较低时,该浓度的差异较小且流道后段的浓度较低。 展开更多
关键词 微流体学 燃料电池 格子动理格式 格子BOLTZMANN 传质 流动
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微流体燃料电池性能的预测(英文) 被引量:1
11
作者 卢照升 孔为 +4 位作者 李家玉 陈代芬 窦轩 吴平 何立群 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1023-1028,共6页
报道了基于微流体技术的燃料电池性能的数值预测.在这种微流体燃料电池中,液态燃料和氧化剂并行流入微通道,电池的内部电流是微通道内离子的横向输运形成的.模型考虑了流体动力、组分的对流和扩散以及发生在电极表面的电化学反应.通过... 报道了基于微流体技术的燃料电池性能的数值预测.在这种微流体燃料电池中,液态燃料和氧化剂并行流入微通道,电池的内部电流是微通道内离子的横向输运形成的.模型考虑了流体动力、组分的对流和扩散以及发生在电极表面的电化学反应.通过给定一组工作电压,利用FLUENT软件预测对应的电流密度.计算结果表明,计算得到的电池的极化曲线与实验结果吻合较好.随着反应物体积流率的增加,两股流体的混合程度降低,浓度边界层厚度明显减小,电池性能逐渐增加.电池性能对阴极流体中氧气浓度的变化比较敏感,而阳极流体中甲酸浓度的变化对其影响较小.这一计算结果表明这种微流体燃料电池是阴极受限的,这与实验结果一致. 展开更多
关键词 微流体燃料电池 极化曲线 数值模拟 FLUENT
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钒微流体燃料电池性能的数值模拟 被引量:1
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作者 高明峰 左春柽 张舟 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期3478-3483,共6页
对一种新型钒微流体燃料电池进行了理论分析并建立了三维数值模型。该模型包含了层流、物质传输与电化学反应等电池内部的物理和化学过程。计算得到的极化曲线与实验数据吻合较好,说明模型是可靠的。通过多场耦合求解,数值模拟了体积流... 对一种新型钒微流体燃料电池进行了理论分析并建立了三维数值模型。该模型包含了层流、物质传输与电化学反应等电池内部的物理和化学过程。计算得到的极化曲线与实验数据吻合较好,说明模型是可靠的。通过多场耦合求解,数值模拟了体积流速、燃料纯度等对电池性能的影响。研究结果表明:增大体积流速可以提高电池的功率,但燃料利用率会大幅降低;燃料纯度对燃料电池的电压有较大影响;燃料利用率低是制约微流体燃料电池发展的主要因素之一。通过改进原有Y形流道设计,设计了一种双Y形流道微流体电池,仿真结果显示其可以较大地改善燃料的利用率。 展开更多
关键词 微流体燃料电池 数值模型 层流 燃料利用率
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微流体流道耗尽边界及交界扩散层的设计研究 被引量:1
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作者 林志阳 付强 +1 位作者 文东辉 鲁聪达 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1334-1336,共3页
微流体燃料电池的流道集合了传统燃料电池的核心部件(电极、集流板、质子交换膜)及功能(燃料的传输、生成物的转运),由此可见微流体电池的结构形式对其性能的重要性,而受结构影响较大的耗尽边界层及反应液交界面扩散层厚度很大程度上制... 微流体燃料电池的流道集合了传统燃料电池的核心部件(电极、集流板、质子交换膜)及功能(燃料的传输、生成物的转运),由此可见微流体电池的结构形式对其性能的重要性,而受结构影响较大的耗尽边界层及反应液交界面扩散层厚度很大程度上制约了微流体燃料电池性能的提升。介绍了几种控制耗尽边界层及反应液交界面扩散层的微流体燃料电池结构,并说明了这些结构在解决问题的同时所带来的"副作用",为微流体燃料电池结构设计提供一定的参考。 展开更多
关键词 微流体燃料电池 耗尽边界层 交界面扩散层 电池结构
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三维石墨毡阳极自呼吸微流体燃料电池性能数值模拟
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作者 黄澄澄 叶丁丁 +3 位作者 朱恂 李俊 付乾 张亮 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第S1期125-132,共8页
针对采用三维石墨毡可渗透阳极的空气自呼吸无膜微流体燃料电池,建立了三维等温稳态数学模型,对电池中燃料及电解液的流动和传输、电极过程动力学及电荷传递过程进行了模拟,计算获得了具有石墨毡阳极的微流体燃料电池内的传质和燃料渗... 针对采用三维石墨毡可渗透阳极的空气自呼吸无膜微流体燃料电池,建立了三维等温稳态数学模型,对电池中燃料及电解液的流动和传输、电极过程动力学及电荷传递过程进行了模拟,计算获得了具有石墨毡阳极的微流体燃料电池内的传质和燃料渗透特性,研究了石墨毡厚度及反应物(燃料和电解液)流量对电池性能的影响。结果表明:当入口流量为333μl·min-1时,采用石墨毡可渗透阳极相比碳纸和碳布可渗透阳极,极限电流密度和极限功率密度分别提升12%和50%;电池电压为0.8V时燃料渗透引起的寄生电流密度仅占电流密度的0.86%。电池性能随着石墨毡电极厚度增加而升高,但增幅逐渐减小;反应物流量增大,电池的性能先增加后逐渐趋于稳定。 展开更多
关键词 微流体学 燃料电池 石墨毡 可渗透阳极 数值模拟 传质 流动
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催化剂分布对可渗透阳极微流体燃料电池性能特性影响的研究
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作者 张童 杨扬 +3 位作者 叶丁丁 陈蓉 朱恂 廖强 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第9期4156-4162,共7页
微流体燃料电池是一种新型微型电源装置。酸性体系下电池运行时产生的CO_(2)气泡会严重影响电池性能以及稳定性。研究电池运行过程中气泡动态行为对削弱气泡影响具有重要意义。本文构建具有可渗透阳极的自呼吸微流体燃料电池,实验研究... 微流体燃料电池是一种新型微型电源装置。酸性体系下电池运行时产生的CO_(2)气泡会严重影响电池性能以及稳定性。研究电池运行过程中气泡动态行为对削弱气泡影响具有重要意义。本文构建具有可渗透阳极的自呼吸微流体燃料电池,实验研究了阳极催化剂分布对电池性能以及CO_(2)动态行为的影响。结果表明:催化剂分布在阳极两侧时电池性能最好,但电池波动性大。仅在一侧分布催化剂时,电池运行稳定,气泡主要在电解液流道形成。 展开更多
关键词 微流体 燃料电池 可渗透阳极 催化剂分布 气液两相流 气泡 电池性能
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双电解质铝空气微流体燃料电池 被引量:1
16
作者 彭陈阳 王雷 +1 位作者 刘富德 谢天锋 《电源技术》 CAS 北大核心 2020年第4期565-569,共5页
以甲醇为溶剂制备氢氧化钾/甲醇溶液作铝阳极电解液、以水为溶剂制备氢氧化钾溶液为空气阴极电解液,制得一种双电解质铝空气微流体燃料电池。1 000μL/min下,阳极电解液含水量20%时电池短路电流密度为270 mA/cm^2,最大功率密度90 mW/cm... 以甲醇为溶剂制备氢氧化钾/甲醇溶液作铝阳极电解液、以水为溶剂制备氢氧化钾溶液为空气阴极电解液,制得一种双电解质铝空气微流体燃料电池。1 000μL/min下,阳极电解液含水量20%时电池短路电流密度为270 mA/cm^2,最大功率密度90 mW/cm^2,铝自腐蚀率仅为在氢氧化钾水溶液中的10.5%。总的来说,含氢氧化钾/甲醇溶液的双电解质铝空气微流体燃料电池应用到小型电子设备中是具有吸引力的。 展开更多
关键词 铝空气电池 双电解质 微流体燃料电池 铝自腐蚀
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微流体燃料电池微通道内的单相流传递特性及性能
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作者 李汶壕 刘文俊 刘姝靓 《内燃机与动力装置》 2022年第6期37-42,47,共7页
为提升具有平面阳极的空气自呼吸微流体燃料电池的性能和研究微通道内单相流的传递特性,基于COMSOL Multiphysics软件对微流体燃料电池进行流体动力学分析,建立单相流动的微流体燃料电池的二维模型,仿真分析不同反应物体积流量、燃料浓... 为提升具有平面阳极的空气自呼吸微流体燃料电池的性能和研究微通道内单相流的传递特性,基于COMSOL Multiphysics软件对微流体燃料电池进行流体动力学分析,建立单相流动的微流体燃料电池的二维模型,仿真分析不同反应物体积流量、燃料浓度下电池的输出性能和燃料效率。结果表明:提高反应物流量和浓度可有效提高功率密度和电流密度,但燃料利用率和[火用]效率呈下降趋势;电池实际应用时应兼顾功率输出和燃料利用率。该研究可为微流体燃料电池的反应物流动传递优化和多角度性能提升提供参考。 展开更多
关键词 平面阳极 微流体燃料电池 单相流 燃料利用率 [火用]效率 功率密度
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尿素/过硫酸钠纸基微流体燃料电池产电特性
18
作者 陈曦 叶丁丁 +4 位作者 朱恂 杨扬 兰巧 陈蓉 廖强 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期525-534,共10页
本文提出一种尿素/过硫酸钠完全被动式纸基微流体燃料电池,通过方波电流法将非贵金属镍催化剂电沉积到碳纸上制备阳极,阴极无需催化剂负载,电池成本大大降低。在不同结构及燃料、氧化剂、电解液浓度下测试了电池性能,结果表明,双层纸结... 本文提出一种尿素/过硫酸钠完全被动式纸基微流体燃料电池,通过方波电流法将非贵金属镍催化剂电沉积到碳纸上制备阳极,阴极无需催化剂负载,电池成本大大降低。在不同结构及燃料、氧化剂、电解液浓度下测试了电池性能,结果表明,双层纸结构能大幅提高反应物流速,强化反应物传质,提高性能;电池在电极间距为6 mm、燃料浓度为0.3 mol·L^(-1)、氧化剂和电解液浓度均为1.0 mol·L^(-1)时,峰值功率密度和极限电流密度分别为5.9 m W·cm^(-2)和23.5 m A·cm^(-2),且运行稳定性较好。 展开更多
关键词 尿素/过硫酸钠 纸基微流体燃料电池 性能 稳定性
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具有可渗透阳极的自呼吸微流体燃料电池性能特性 被引量:2
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作者 叶丁丁 张彪 +4 位作者 杨扬 周劲 李俊 朱恂 廖强 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期493-496,共4页
微流体燃料电池去除了质子交换膜,避免了膜退化、水管理等问题,是微型燃料电池领域新的研究热点。本文构建了具有可渗透阳极和空气自呼吸阴极的微流体燃料电池,采用甲酸溶液作为燃料对其性能特性进行了实验研究。结果表明:具有可渗透阳... 微流体燃料电池去除了质子交换膜,避免了膜退化、水管理等问题,是微型燃料电池领域新的研究热点。本文构建了具有可渗透阳极和空气自呼吸阴极的微流体燃料电池,采用甲酸溶液作为燃料对其性能特性进行了实验研究。结果表明:具有可渗透阳极的自呼吸微流体燃料电池性能随燃料浓度或流量的增加先升高后下降,随电解液浓度的增加而升高;阳极侧反应产生的CO_2气泡对自呼吸微流体燃料电池的性能和燃料利用率的影响较大,适当提高燃料流量有利于气泡的排除。 展开更多
关键词 微流体燃料电池 自呼吸 可渗透阳极 传质
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三维顺排阳极自呼吸微流体燃料电池性能特性 被引量:1
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作者 张彪 叶丁丁 +2 位作者 朱恂 李俊 廖强 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1153-1156,共4页
自呼吸微流体燃料电池是很有前景的新型微型电源,目前其性能的主要限制因素是阳极燃料传质。本文构建了具有三维顺排阳极的自呼吸微流体燃料电池,利用圆柱形阳极在流道中容积式的分布增大反应面积,强化燃料传输。本文研究了燃料浓度和... 自呼吸微流体燃料电池是很有前景的新型微型电源,目前其性能的主要限制因素是阳极燃料传质。本文构建了具有三维顺排阳极的自呼吸微流体燃料电池,利用圆柱形阳极在流道中容积式的分布增大反应面积,强化燃料传输。本文研究了燃料浓度和反应物流量对电池性能的影响,并对流道中的两相流动进行了可视化观察。实验结果表明:随燃料浓度或反应物流量的增加,电池性能先升高后降低;产生的CO_2气泡能够被限制在阳极电极和隔离棒中,减小了其对阴极侧电解液流动的扰动;气泡会在隔离棒之间聚并形成气膜,气膜周期性形成和排出的动态行为对电池的放电性能具有较大影响。 展开更多
关键词 微流体燃料电池 无膜燃料电池 自呼吸阴极 顺排阳极 传质
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