MEMS微型质子交换膜燃料电池阳极新结构.pdf

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1、化学世界2012年MEMS微型质子交换膜燃料电池阳极新结构郭章飞，郑丹h。李展忱。马国仙，董瑾。郭强(1．上海应用技术学院化学与环境工程学院，上海201418；2．中国石油辽阳石化分公司炼油厂，辽宁辽阳111003)摘要：利用微电子机械技术(MEMS)制备了含有4条脊的点蛇混合阳极新结构，组成自呼吸式微型燃料电池，并与老式阳极结构(4-2条脊)比较。研究发现，当阳极的集流条由2增加到4时，流道总长度增大约一倍，电池的极限电流密度和峰值功率密度分别提高18．56和15．26，在100～50OmA恒电流放电下，可节省燃料平均达6．18。流场的深度过深和过浅都不

2、利于电池性能的发挥，在175m深度时电池的效果最佳，氢气的有效利用率最高；氢气的流速对电池的性能影响不大，10~20mL／min的流量足以保证燃料供给。关键词：微型质子交换膜燃料电池；阳极流场结构；燃料利用率；MEMS技术中图分类号：TQ127．2文献标志码：A文章编号：0367—6358(2012)01—0010—04NewAnodeStructureoftheMicroProtonExchangeMembraneFuelCellBasedonMEMSTechnologyGUOZhang-fei，ZHENGDanH，LIChen-chen，MAGuo—x

3、ian，DONGJin．GU()Qiang(I．SchoolofChemicalandEnvironmentalEngineering，ShanghaiInstituteofTechnology，Shanghai201418，China；2．PetroChinaLiaoyangPetrochemicalCompany，Refinery，LiaoningLiaoyang111003，China)Abstract：Anewpin-serpentinemixedanodefieldplatewasfabricatedusingsiliconmicro-elect

4、romechanicalsystem(MEMS)technology．Thenewanodewith4ribsandtheoldone．with2ribswereassembledwithcathodestoformair-breathingmicroprotonexchangemembmnefuelcells(tLPEMFC)．Theresultsshowed．whenthecurrentcollectingribofanodeincreasedfrom2to4thetotallengthofanodeflowfieldwasdoubledandthel

5、imitingcurrentdensityandthepeakpowerdensityareincreasedby18．56and15．26．Thiscansavefuelbyaverage6．18atdischargingcurrentof100～500mA．Thecellperformanceismarkedlychangedwiththevarietyofanodeflowfielddepth，andthebestperformanceandthegreatestfuelutilizationpercentappearatthedepthof175m

6、．TheH2flowratehaslittleinfluenceoncellperformance，thesuitableH2flowrateforcellsis10~20mL／min．Key~words：microprotonexchangemembranefuelcell；anodestructure；fuelutilizationpercent；MEMStechnology微型质子交换膜燃料电池(t~PEMFC)作为一种t~PEMFC的加工过程中，微机电系统(MEMS)技术新型的便携式能源，由于其高效、高能量密度、环境由于其加工尺寸的微小性、精确的加

7、工分辨率(小于友好等优点得到人们广泛的重视和研究[。在1m)、高度的加工重复性等特点无疑成为首收稿日期：2011—08-17~修回日期：2011一II一17基金项目：国家自然科学基金项目(60936003)资助作者简介：郭章飞(1987~)，男，硕士生，研究方向：微型燃料电池结构及催化剂*联系人：E-mail：zhengdan@sit．edu．crl第1期化学世界选[。随着燃料电池的小型化，一方面要将尺寸减组装，用环氧树脂密封后组成~PEMFC。至最低，另一方面又要保证电池的高比能量，因此，电池性能测试在20℃、相对湿度(RH)50、常微燃料电池的设计、制

8、作仅仅缩小传统燃料电池的压、氢气流速0．02L／min下，用准静态