[发明专利]一种直接甲醇燃料电池阳极传质系数的测定方法

说明书

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及直接甲醇燃料电池阳极传质系数的测定方法。 

背景技术

直接甲醇燃料电池（DMFC）是将甲醇的化学能直接转化成电能的能量转化装置，具有理论比能量高、系统结构简单、燃料存储、携带方便等特点，在移动电源方面有广阔的应用前景。因甲醇是以液态形式进料，其扩散系数比气体要低3-4个数量级，故传质电压损失不容小视，尤其是在高电流密度运行时。阳极传质过程包括了甲醇从极板流道（尺度为毫米-厘米量级）穿过扩散层（微米量级）到达催化层（纳米量级）以及反应产物二氧化碳从催化层向流道的迁移，几何尺寸跨度大，流动状态复杂。目前对该现象认识不够深入，没有可靠的模型指导实验设计。测定在电池运行环境中阳极的传质系数可对操作条件优化，电极结构及流场设计提供指导。 

发明内容

针对以上问题，本发明目的在于提供一种在电池运行条件测定阳极传质系数的方法，具体技术方案为： 

一种直接甲醇燃料电池阳极传质系数的测定方法，其包括以下测试和计算步骤， 

1）电池运行模式中不同电流密度下阴极侧CO₂浓度C_cell测定： 

于直接甲醇燃料电池的阳极进口通入甲醇水溶液，阴极进口通入O₂或空气，阴极气体出口连检测器以检测CO₂浓度； 

2）阳极极化模式中与步骤（1）相同电流密度下阴极侧CO₂浓度C_anode测定： 

于直接甲醇燃料电池的阳极进口通入甲醇水溶液，阴极进口通入N₂、He、Ar其中一种或二种以上，阴极气体出口连检测器以检测CO₂浓度； 

3）电池运行模式中与步骤（1）相同电流密度下甲醇渗透量的计算： 

将运行模式测得CO₂浓度C_cell与阳极极化模式测得CO₂浓度C_anode相减即可得到由渗透到阴极的甲醇氧化而产生的CO₂量J_CO2；而渗透到阴极的甲醇被完全氧化为CO₂，则由渗透到阴极的甲醇氧化而产生的CO₂量即可求得甲醇渗透量 即JMeOHxover=JCO2;]]>

4）阳极流道内甲醇平均浓度C_ch的测定： 

式中C_in和C_out分别为阳极进口处及出口处甲醇浓度； 

5）阳极催化层内甲醇浓度C_acl的计算：