基于dymola的风冷质子交换膜散热膜性建立.docx

绪论 1.1课题背景 随着时代的发展变化，当今社会逐渐成为了科技为主导知识为力量的新时代，并且这一时代也将继续随着人类的进步而进一步发展，然而正式由于当前人类的过快发展和跨越式进步使得我们人类忽视了很多东西，也失去了很多东西，这其中就包括了对于环境的忽视。由于人们对工业高度发达的负面影响预料不够，预防不利，导致了全球性的三大危机：资源短缺、环境污染、生态破坏。环境污染指自然的或人为的破坏，向环境中添加某种物质而超过环境的自净能力而产生危害的行为。（或由于人为的因素，环境受到有害物质的污染，使生物的生长繁殖和人类的正常生活受到有害影响。）由于人为因素使环境的构成或状态发生变化，环境素质下降，从而扰乱和破坏了生态系统和人类的正常生产和生活条件。 在20世纪以来，环境保护已经成为了全世界人民饭后闲聊，全世界科学家们重点研究的炙手可热的话题。环境污染会给生态系统造成直接的破坏和影响，比如：沙漠化、森林破坏，也会给人类社会造成间接的危害，有时这种间接的环境效应的危害比当时造成的直接危害更大，也更难消除。在全球范围内都不同程度地出现了环境污染问题，具有全球影响的方面有大气环境污染、海洋污染、城市环境问题等。随着经济和贸易的全球化，环境污染也日益呈现国际化趋势，出现的危险废物越境转移问题就是这方面的突出表现。 然而事实上人类过快的跨越式发展的负面影响还不止以上这些，事实上过快的发展也可能同时牵绊了人类发展的脚步，之前甚至从来没有纳入考虑的资源短缺问题在近几年的时间里面显得愈发突出，同时我们出行，起居期间消耗的能源中绝大多数都属于不可再生的化石能源，然而化石能源在使用过程中产生的废弃物质如若处置不当依旧会对我们的环境造成严重的破坏，在这种背景之下，新型能源的呼声日益升高，然而燃料电池作为新兴能源之中的佼佼者，正在逐渐向研究者以外的广大世人展露它的锋芒。 1.2风冷质子交换膜燃料电池 1.2.1我国PEMFC的发展现状 燃料电池(Fuel Cell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。但是，它需要电极和电解质以及氧化还原反应才能发电。 中国最早开展PEMFC研制工作的是长春应用化学研究所，该所于1990年在中科院扶持下开始研究PEMFC，工作主要集中在催化剂、电极的制备工艺和甲醇外重整器的研制已制造出100WPEMFC样机。1994年又率先开展直接甲醇质子交换膜燃料电池的研究工作。该所与美国CaseWesternReserve大学和俄罗斯氢能与等离子体研究所等建立了长期协作关系。 中国科学院大连化学物理所于1993年开展了PEMFC的研究，在电极工艺和电池结构方面做了许多工作，现已研制成工作面积为140cm2的单体电池，其输出功率达0.35W/cm2。复旦大学在90年代初开始研制直接甲醇PEMFC，主要研究聚苯并咪唑膜的制备和电极制备工艺。厦门大学与香港大学和美国的CaseWesternReserve大学合作开展了直接甲醇PEMFC的研究。1994年，上海大学与北京石油大学合作研究PEMFC(“八五”攻关项目)，主要研究催化剂、电极、电极膜集合体的制备燃料电池工艺。北京理工大学于1995年在兵器工业部资助下开始了PEMFC的研究，单体电池的电流密度为150mA/cm2。中国科学院工程热物理研究所于1994年开始研究PEMFC，主营使用计算传热和计算流体力学方法对各种供气、增湿、排热和排水方案进行比较，提出改进的传热和传质方案。天津电源研究所1997年开始PEMFC的研究,拟从国外引进1.5kW的电池，在解析吸收国外先进技术的基础上开展研究。1995年北京富原公司与加拿大新能源公司合作进行PEMFC的研制与开发，5kW的PEMFC样机现已研制成功并开始接受订货。 1.2.2国际PEMFC的发展状况 发达国家都将大型燃料电池的开发作为重点研究项目，企业界也纷纷斥以巨资，从事燃料电池技术的研究与开发，已取得了许多重要成果，使得燃料电池即将取代传统发电机及内燃机而广泛应用于发电及汽车上。值得注意的是这种重要的新型发电方式可以大大降低空气污染及解决电力供应、电网调峰问题，2MW、4.5MW、11MW成套燃料电池发电设备已进入商业化生产，各等级的燃料电池发电厂相继在一些发达国家建成。 著名的加拿大Ballard公司在PEMFC技术上全球领先，它的应用领域从交通工具到固定电站，其子公司BallardGenerationSystem被认为在开发、生产和市场化零排放质子交换膜燃料电池上处于世界领先地位。BallardGenerationSystem最初产品是250kW燃料电池电站，其基本构件是Ball