船用动力氢燃料电池性能优化研究

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摘 要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 燃料电池发展及分类

1.2.1 燃料电池的发展

1.2.1.1 燃料电池流场结构的发展现状

1.2.2 燃料电池的分类

1.3 氢燃料电池的基本结构及工作原理

1.4 船用燃料电池系统概述及氢燃料电池特点

1.5 燃料电池技术在船舶上的应用

1.6 本文的研究内容及结构安排

第2章 氢燃料电池理论基础

2.1 燃料电池的基本方程

2.1.1 质量守恒方程

2.1.2 动量守恒方程

2.1.3 组分守恒方程

2.1.4 电荷守恒方程

2.2 氢燃料电池的开路电压

2.3 氢燃料电池的极化损失

2.4 本章小结

第3章 燃料电池模型构建

3.1 仿真软件介绍

3.2 燃料电池直型单流道单电池物理模型的建立

3.2.1 模型假设

3.2.2 几何模型的建立

3.2.3控制方程

3.2.4基本参数设置

3.3.5 模型边界条件及网格剖分

3.3 复合流道的流场结构物理模型的建立

3.3.1 几何模型建立

3.3.2控制方程

3.3.3基本参数设置

3.3.4 模型边界条件

3.3.5网格剖分

3.4 本章小结

第4章 基于直型单流道单电池的氢氧燃料电池的参数分析研究

4.1 物性参数对氢氧燃料电池性能的影响

4.1.1 气体扩散层孔隙率对电池性能的影响

4.1.1.1 扩散层孔隙率对电池输出性能的影响

4.1.1.2 扩散层孔隙率对阴极氧气浓度分布的影响

4.1.1.3 扩散层孔隙率对阴极生成气态水浓度分布的影响

4.1.2 电解质膜电导率对电池性能的影响

4.1.2.1 电解质膜电导率对电池输出性能的影响

4.1.2.2 电解质膜电导率对阴极气体浓度的影响

4.1.2.3 电解质膜电导率对阴极生成气态水浓度分布的影响

4.2 几何参数对氢氧燃料电池性能的影响

4.2.1 流道深度对电池性能的影响

4.2.2 电解质膜厚度对电池性能的影响

4.3 操作参数对氢氧燃料电池性能的影响

4.3.1 背压对电池性能的影响

4.3.2 反应物流速对电池性能的影响

4.4 本章小结

第5章 基于复合流道的流场结构对比分析研究

5.1 不同新型流场结构的压力分布结果分析

5.2 不同新型流场结构的阴极氧气浓度分布结果分析

5.3 不同新型流场结构的反应物流速分布结果分析

5.4 不同新型流场结构的电流密度分布结果分析

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文与专利