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谈极板PEMFC薄金属双极板设计和加工技术封面

收藏本文 2024-03-27 点赞:34734 浏览:159060 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:质子交换膜燃料电池(简称PEMFC)的能量转化效率高,环境友好,寿命长,可室温工作,被认为是代替传统能源最有力的竞争者,广泛运用于便携式电源、小型固定发电站以及电动汽车等,市场潜力巨大。PEMFC可直接将化学能转化成电能,论述上的热电转化效率可达85%-90%。事实上,由于各种极化的限制,实际的能量转化效率在40%-60%的范围内,有进一步提升的空间。阻碍PEMFC商业化最主要的理由是成本太高,而双极板的加工成本约占总成本的30%-45%,选择合适的材料和加工工艺是降低成本的主要途径之一。论文分别以PEMFC薄金属双极板流场的几何设计与成形工艺两方面进行优化:1.根据双极板的功和特点,提出优化设计的思想和原则,设定不同的优化内容以达到相应的优化目的。2.PEMFC的性能很大程度上受到反应剂分配均匀性的影响。采取基于计算流体动力学的计算策略对PEMFC薄金属双极板流道的入口几何、截面形状以及基本结构尺寸进行了数值浅析与优化。3.采取基于弹塑性变形原理的计算策略对冲压成形进行数值模拟,浅析了压边力等因素对冲压成形效果的影响,初步验证了利用板料冲压成形工艺加工薄金属双极板的可行性。4.在数值浅析的基础上,论文进一步提出了PEMFC薄金属双极板的结构设计以及燃料电池组系统的设计与组装。论文所做的探讨工作为微型金属双极板成形提供了参考的依据,对于其他各种模型双极板的设计与制造具有一定的指导作用。关键词:燃料电池论文PEMFC论文薄金属双极板论文冲压成形论文数值浅析论文

    摘要5-6

    ABSTRACT6-11

    第1章 绪论11-26

    1.1 课题背景及作用11

    1.2 质子交换膜燃料电池介绍11-15

    1.2.1 PEMFC的分类12-13

    1.2.2 PEMFC的结构与原理13-15

    1.2.3 PEMFC商业化所有着的不足15

    1.3 探讨近况15-24

    1.3.1 质子交换膜燃料电池国内外探讨近况15-17

    1.3.2 质子交换膜燃料电池的模型探讨17-18

    1.3.3 PEMFC金属双极板流场的探讨近况18-23

    1.3.4 金属双极板加工工艺的探讨23-24

    1.4 主要工作24-25

    1.4.1 PEMFC薄金属双极板流场的设计与优化25

    1.4.2 PEMFC薄金属双极板加工工艺参数优化25

    1.5 本章小结25-26

    第2章 PEMFC双极板流场的几何设计优化26-40

    2.1 双极板功能与特点26-27

    2.2 流场设计思想与原则27-28

    2.3 双极板优化设计目的与内容28-35

    2.3.1 双极板优化目的28

    2.3.2 双极板优化内容28-35

    2.4 设计指标35-38

    2.4.1 PEMFC的性能曲线35-36

    2.4.2 流道中的压降36-37

    2.4.3 均匀化指标37-38

    2.5 模拟软件38-39

    2.5.1 介绍38

    2.5.2 模拟流程38-39

    2.6 本章小结39-40

    第3章 PEMFC双极板设计的数值优化浅析40-76

    3.1 数值模拟概述40

    3.2 数值计算策略40-41

    3.3 双极板流道入口数值优化浅析41-50

    3.3.1 物理模型41-42

    3.3.2 模型检测设与边界条件42-44

    3.3.3 数值模拟与结果浅析44-50

    3.4 双极板流道截面数值优化浅析50-60

    3.4.1 物理模型50-52

    3.4.2 模型检测设与边界条件52-53

    3.4.3 数值模拟与结果浅析53-60

    3.5 双极板流道基本结构数值优化浅析60-75

    3.5.1 物理模型61-62

    3.5.2 模型检测设及制约方程62-64

    3.5.3 边界条件及模拟参数64-66

    3.5.4 数值模拟与结果浅析66-75

    3.6 本章小结75-76

    第4章 PEMFC双极板加工的数值优化浅析76-97

    4.1 金属双极板材料76-78

    4.2 金属双极板制造策略的选择78-79

    4.3 金属双极板冲压成形概述79-81

    4.3.1 冲压成形工艺79-80

    4.3.2 冲压成形极限80-81

    4.4 DYNAFORM有限元模拟软件81-83

    4.4.1 软件的组成与优势81-82

    4.4.2 软件模拟的一般历程82-83

    4.5 金属双极板冲压成形数值浅析基本论述83-96

    4.5.1 有限元原理及方程83-84

    4.5.2 冲压成形有限元算法84-85

    4.5.3 三维有限元模型的建立85-88

    4.5.4 边界条件的设置88-89

    4.5.5 有限元数值浅析89-96

    4.6 本章小结96-97

    第5章 PEMFC电池组系统97-108

    5.1 电池组的气体分配管道97-99

    5.1.1 气体分配管道的形式98

    5.1.2 电池组管路的连接方式98-99

    5.2 电池组的水管理99-101

    5.2.1 水管理的理由99-100

    5.2.2 水管理的方式100-101

    5.3 电池组的热管理101-102

    5.3.1 热管理的理由101

    5.3.2 热管理的方式101-102

    5.4 金属双极板结构设计102-106

    5.4.1 阴、阳极流场板102-103

    5.4.2 支撑板103

    5.4.3 薄金属双极板组装103-105

    5.4.4 密封材料与连接方式105-106

    5.5 电池组组装106-107

    5.6 本章小结107-108

    第6章 总结与展望108-111

    6.1 总结108-109

    6.2 展望109-111

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