- 1、本文档共15页,可阅读全部内容。
- 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
哈尔滨工业大学
硕士学位论文中期报告
题 目:微型直接甲醇燃料电池组的建模与分析
院 (系) 航天学院
学 科 集成电路工程
导 师 张宇峰
研 究 生 黄思腾
学 号 11S121030
中期报告日期 2013年3月15日
研究生院制
二〇一二年三月
1.论文工作是否按开题报告预定的内容及进度安排进行
本课题论文工作的主要内容为微型直接甲醇燃料电池组的建模与分析,根据前期对国内外研究现状的调研,最终确定的研究方案为通过建立电池组的等效电路模型的方式实现对微型直接甲醇燃料电池组的理论分析。其中,根据不同变量的特性,等效电路模型由考虑实验数据的“黑匣子”模型和只考虑理化公式的“白匣子”模型构成,“黑匣子”模型用来表征甲醇浓度的变化,而“白匣子”模型用以表征工作电流等其他工作条件的变化。
截止至中期报告,已经完成了对电池数学模型原理的研究,并根据理论公式和实验数据实现了对单节电池的等效电路模型的构建和完善,设计了电池组级联的结构框架,完成了对电池组的组装和测试工作。目前正在按照开题报告预订的内容及进度进行工作。
2.目前已完成的研究工作及结果
已完成工作:
1. 完善单节电池已有的COMSOL模型,作为对等效电路模型参数的参考;
2. 对电池组的组装和测试;
3. 对需要的“训练参数”的测试和计算求解;
4. 根据理论公式构建单节电池的等效电路模型。
已完成工作详细情况介绍:
1. 对电池数学模型原理的研究
1.1 电池内部物质传输的描述
描述阳极、阴极多孔扩散层中的物质扩散的过程可用对流-扩散方程,以阳极为例说明:
式中 —— 阳极扩散层中的甲醇通量;
——甲醇在阳极扩散层中的有效扩散系数;
—— 阳极扩散层中的甲醇浓度;
—— 甲醇水溶液中甲醇的摩尔分数;
—— 甲醇和水的总的摩尔通量。
描述质子交换膜中质子的传输过程,可用Nernst-Plank方程:
式中 —— 质子交换膜膜中每个磺酸根的电荷数;
—— 质子在质子交换膜中的扩散系数;
—— 磺酸根的摩尔浓度;
—— 电位;
—— 膜中液态水的流速。
公式2-3中等式右面的三项分别表示电场力作用、浓度梯度作用下和对流传递作用下引起的质子的摩尔通量。
1.2 电池的电化学反应原理分析
1.2.1 电化学热力学
电池能提供的最大电功是电池电化学反应的吉布斯自由能变,表示为:
式中 n—— 反应的电子数;
E——电池可逆电位;
F—— 法拉第常数。
在不考虑电极过程动力学的情况下,电池的可逆电位,可用Nernst方程描述:
对于反应,,因此:
式中 —— 物质I的活度(I=A、B、C、D——标准状态下反应的吉布斯能变。
1.2.2 电化学动力学
描述电池电化学一级反应的过程可用Butler-Volmer(BV)方程:
式中 —— 电池中参与氧化反应的反应物浓度;
—— 标准电极中的氧化反应物浓度;
—— 电池中参与还原反应的反应物浓度;
—— 标准电极中的还原反应物浓度;
—— 电极对电子的传递系数;
2.单节电池数学模型的建立
2.1 电池模型结构的设计和假设
根据对目前国内外研究现状的调查研究,结合之前课题组的研究内容和今后研究的需求,本课题将利用等效电路的方法构建“灰匣子”模型的形势实现对被动式直接甲醇燃料电池组进行等效和仿真,预计实现的模型示意图如图1所示。
图1 预计实现电池的“灰匣子”模型示意图
在此模型中,“黑匣子”模块是单纯依据对实验数据的整理综合而抽象形成的模型块,用来对甲醇浓度变化进行模拟,而“白匣子”模块则是根据电池的物理化学特性(如动量、电化学反应能等),利用已知理化方程对电池建模形成的模型根据电池的工作条件和电池内部的实际情况,为适当数学模型简化计算量,对模型进行了如下基本假设:
(1)燃料电池工作在稳定状态;
(2)放电过程中阳极甲醇储存槽内甲醇浓度不变;
(3)阳极催化层和阴极催化层厚度可忽略,且温度、浓度分布均匀;
()甲醇在阴极催化层上完全反应,不会进入阴极扩散层;
()液态的粘性和密度不随温度变化,假设为恒定值;
()忽略阴极的水蒸气和甲醇蒸气,认为阴极的气相物质只有二氧化碳;
()传质过程简化为一维传质。
直接甲醇燃料电池的对外输出电压表达式为:
其中为反应的平衡电位,和分别为阳极和阴极的过电位,I为电池输出电流,R为接触电阻,为膜电极厚
您可能关注的文档
- 砌体结构复习题集(学生用).docx
- 用户和组账号管理.ppt
- 疾病救治与安全.ppt
- 砌筑工程标准做法2010年10月.doc
- 确定位置新版(小学六年级).ppt
- 第2章知识表示(第四讲)419.ppt
- 砂砾石料填筑评定(围堰).docx
- 省煤器入口、出口导管及连接管作业指导书.doc
- 用秋天的树叶2.ppt
- 第03章 表单和框架.ppt
- 2024年工业用氧分析仪项目资金筹措计划书代可行性研究报告.docx
- 2024年中国南车集团石家庄车辆厂招聘3人历年(高频重点提升专题训练)附带答案完整题库及下载答案.docx
- 2024年中国南车集团石家庄车辆厂招聘193人高频考题难、易错点模拟试题附带答案真题题库(名师系列).docx
- 2024年中国南车集团石家庄车辆厂招聘3人历年(高频重点提升专题训练)附带答案大全(全国通用).docx
- 2024年中国南车集团石家庄车辆厂招考聘用6人(高频重点提升专题训练)附带答案真题题库附参考答案(综.docx
- 2024年中国南车集团石家庄车辆厂招考聘用6人(高频重点提升专题训练)附带答案题库(满分必刷).docx
- 2024年中国南车集团石家庄车辆厂招考聘用6人(高频重点提升专题训练)附带答案内部题库(满分必刷).docx
- 2024年中国南车集团石家庄车辆厂应届高校毕业生招聘重点基础提升模拟试题附带答案通关秘籍题库【必刷】.docx
- 2024年中国南车集团石家庄车辆厂招聘172人公开引进高层次人才笔试参考题库答案真题及答案(基础+提.docx
- 2024年中国南车集团石家庄车辆厂定向招聘历年高频难、易错点模拟试题附带答案完整版含答案解析.docx
最近下载
- (19三96)山西省尧都区部分联校课堂教学模式改革的研究与实践(名校课模讲座三之96).doc
- 硬笔楷书字帖常用字练习完整版整理.pdf
- 魏氏组织的形成原因及如何解决.doc
- 入职(电气技术员)测试题(含答案).doc
- 2022-2023年副主任医师(副高)-健康教育与健康促进(副高)考试题库1(含答案).docx VIP
- 2024年化工企业安全管理人员试题试题库真题A4版打印.docx
- 2023年PLC及其应用理论知识考核试题及答案.pdf
- 2024年电气控制与PLC专业知识考试题库及答案(含A.B卷).pdf VIP
- 使用林地可行性报告编写规范.pdf VIP
- 水产品 投标方案(技术方案).doc
文档评论(0)