醇解制氢的微型燃料电池系统研究.pdf

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1、硕士学位论文醇解制氢的微型燃料电池系统研究STUDYONTHEMICROFUELCELLSYSTEMFORHYDROGENPRODUCTIONBYALCOHOLYSIS梁超哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号:TM911.4学校代码:10213国际图书分类号:620.9密级:公开工程硕士学位论文醇解制氢的微型燃料电池系统研究硕士研究生:梁超导师:张宇峰教授申请学位级别:工程硕士学科、专业:集成电路工程所在单位:微电子科学与技术系答辩日期:2018年6月授予学位单位:哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM911.4U.D.C:620.9DissertationfortheM

2、asterDegreeinEngineeringSTUDYONTHEMICROFUELCELLSYSTEMFORHYDROGENPRODUCTIONBYALCOHOLYSISCandidate:LiangChaoSupervisor:Prof.ZhangYufengAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:IntegratedcircuitengineeringAffiliation:Dept.ofMicroelectronicsScienceandTechnologyDateofDefense:June,2018Degre

3、e-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要在世界的发展进程中,能源是人类得以迅速进步的一个巨大因素,但是随着对煤炭、石油等非可再生能源的持续开发,现在人类生存环境受到威胁,且此类能源终会被全部消耗掉,所以寻找新能源成为当务之急。在诸多的新能源当中,氢能源由于其产物为水且产能效率较高,成为了颇受社会喜爱的、高效的新能源。现在氢氧燃料电池已经开始投入使用,其中大型氢氧燃料电池运用较为广泛,但是如今却鲜有对于小型且便携的燃料电池系统的研究。制约小型燃料电池发展的一个重要原因,就是氢能源的储存,大型燃料

4、电池所用的高压氢气存储设备太过庞大且沉重,难以运用于小型便携燃料电池系统中,故现在小型氢气供应装置的开发与研究成为亟待解决的难题。本文针对小型燃料电池系统的研究,设计了一种全新的产氢方式,即用硼氢化钠与甲醇反应,解决了传统硼氢化钠水解具有的问题。首先对硼氢化钠与甲醇的产氢反应进行多次实验及研究,测量多组数据,对此种产氢方式的可行性进行了研究;之后进行了氢气发生器结构的设计,同时进行了多种反应方式的研究,最终确认了产氢效率较高的一种反应方式作为最终结构;考虑到尾气中含有甲醇蒸气,会对氢氧燃料电池造成极大地损坏,故设计了气体处理净化装置;使用蠕动泵注入甲醇,通过反复实验确定甲醇注入流速,并用逻

5、辑电路加以控制。研究质子交换膜燃料电池(protonexchangemembranefuelcell,PEMFC)的原理与内部结构,对传统的氢氧燃料电池进行改进,得到适合小型燃料电池系统使用的空气自呼吸型燃料电池,对电池进行封装。将燃料腔、反应腔、气体净化装置及逻辑控制部分集成在一起,与封装好的电池连接,搭建成系统,进行系统启动速度以及系统输出特性测试。集成后的燃料电池系统,需要放入5g硼氢化钠同时注入33ml的甲醇,氢气发生器可以在初始1ml/min稳定在0.5ml/min的蠕动泵注入甲醇速率下稳定产氢140ml/min左右,系统在1A的输出电流下,输出功率为5.33W,系统重量为507

6、.92g,可以稳定工作80分钟。本系统工作运行稳定,输出功率稳定,是一个良好的小型燃料电池系统。关键词:小型燃料电池系统;硼氢化钠醇解;空气自呼吸型燃料电池;系统测试-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractIntheprocessofworlddevelopment,energyisagreatfactorfortherapidprogressofhumanbeings.However,withthecontinuousdevelopmentofnonrenewableenergysourcessuchascoalandoil,thehumanlivingenvironment

7、isnowthreatened,andthiskindofenergywilleventuallybeconsumedall,sofindingnewenergysourceshasbecomeatoppriority.Amongmanynewenergysources,hydrogenenergyhasbecomeapopularandhighlyefficientnewenergysourcebecauseofits

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