[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

摘要

一种直接甲醇燃料电池阳极传质系数的测定方法，包括：1）电池运行模式中不同电流密度下阴极侧CO2浓度Ccell测定；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Canode测定；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；4）阳极流道内甲醇平均浓度Cch的测定；5）阳极催化层内甲醇浓度Cacl的计算；以及6）阳极传质系数k的计算。本发明填补了现有技术中的空白，通过测定在电池运行环境中阳极的传质系数可对直接甲醇燃料电池的操作条件进行优化，同时为直接甲醇燃料电池的电极结构及流场设计提供有益指导。

主权项

一种直接甲醇燃料电池阳极传质系数的测定方法，其特征在于：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Ccell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Canode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Ccell与阳极极化模式测得CO2浓度Canode相减即可得到由渗透到阴极的甲醇氧化而产生的CO2量JCO2；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Cch的测定：式中Cin和Cout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Cacl的计算：Cacl=JMeOHxover/(DMeOHpemhpem+ndragjF1CH2O),]]>式中为从阳极渗透到阴极的甲醇通量，为甲醇在电解质中的扩散系数，hpem为电解质膜的厚度，ndrag为电渗拖曳系数，j为放电电流密度，F为法拉第常量，CH2O为进料甲醇溶液中水的浓度；6）阳极传质系数k的计算：式中n为反应转移电子数，F为法拉第常量，j为放电电流密度，jxover为甲醇渗透当量电流密度，Cch为阳极流道内甲醇平均浓度，Cacl为阳极催化层内甲醇浓度。