MEMS微型质子交换膜燃料电池的阴极极板模型研究与优化设计  

Modeling and Optimized Design for the Cathode of MEMS μPEMFC

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作  者:董培涛[1] 李昕欣[1] 陈聪[1] 夏保佳[1] 王跃林[1] 封松林[1] 李圣怡[2] 

机构地区:[1]中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室,上海200050 [2]国防科技大学机电工程与自动化学院,长沙410073

出  处:《传感技术学报》2006年第05B期2156-2159,共4页Chinese Journal of Sensors and Actuators

摘  要:针对一种基于MEMS技术制造的H2/air自呼吸式微型质子交换膜燃料电池,建立了二维等温的阴极数学模型,计算了电池的平均电流密度及功率密度.由于阴极采用空气自呼吸式,阴极流场板结构的空占比就成为影响电池性能的重要因素.通过优化,确定空占比为0.7左右时,燃料电池的性能最佳.制作器件的测试结果表明采用该优化设计的燃料电池的峰值功率密度高达135mW/cm2.A two-dimensional isothermal mathematical model is established for studying a micro proton exchange membrane fuel cell (μPEMFC) fabricated with MEMS technology. The average current density and power density are calculated. As self-breathing is operated on the cathode of the μPEMFC, the dimensional ratio of the opening is an important factor that affects the performance of the μPEMFC. The optimization results indicate that, when the dimensional ratio is set as 0.7, the μPEMFC behaves the best performance. Based on the optimized design for the cathode, the testing results of the fabricated μPEMFC show that the peak power density as high as 135 mW/cm^2 has been achieved.

关 键 词:微机械 质子交换膜 燃料电池 自呼吸阴极优化 

分 类 号:TM911[电气工程—电力电子与电力传动]

 

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