二甲醚燃料电池阳极气液分区与燃料传质机制研究

项目名称： 二甲醚燃料电池阳极气液分区与燃料传质机制研究

项目编号： No.21206083

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 化学工程及工业化学

项目作者： 蔡克迪

作者单位： 渤海大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 直接二甲醚燃料电池（DDFC）是以二甲醚为燃料的直接氧化型燃料电池，由于二甲醚对质子交换膜的渗透率小、毒性低、能量密度高且来源丰富等优势，近年来开始备受关注。本项目针对二甲醚高温液相进料时有较多二甲醚气体逸出的燃料特性，设计研究一种适宜于二甲醚燃料电池的膜电极阳极气液分区结构，为二甲醚提供高效的传质区域，减小燃料在电池内部的传质阻力，以提高电池放电性能及长时间运行稳定性。并通过热力学计算得出不同温度、压力下阳极燃料中二甲醚气液两相的比例，以优化膜电极阳极侧的气体与液体传质区域分布，在此基础上，得出二甲醚混合燃料在阳极侧的传质规律。并为其它直接有机小分子型燃料电池的研究提供新思路和手段。

中文关键词： 二甲醚；燃料电池；气液分区；混合燃料；传质机制

英文摘要： Direct dimethyl ether fuel cell (DDFC) is a direct type fuel cell using dimethyl ether as fuel. The dimethyl ether is virtually non-toxic, high enrgy density, and low energy loss due to low fuel crossover. Therefore, the direct dimethyl ether fuel cell has been studied in recent years. When the cell operates at high temperatures, partial dimethyl ether gas vapors from the dimethyl ether solution due to the decrease of dimethyl ether solubility in water with the increase of the temperature. We will design and present a novel membrane electrode assembly structure simultaneously to employ gas and liquid phase dimethyl ether enhencing fuel efficiency. By using the new membrane electrode assembly structure, mass transport can be improved and thus the cell performance and life can be enhanced. Furthermore, the phase diagram of dimethyl ether gas-liquid calculated thermodynamically at different temperatures and pressures is used to explain the mechanism of mass transport at anode. Our work will also shed light on and inspire new concepts on other fuel cells using small organic molecules.

英文关键词： dimethyl ether；fuel cell；gas-liquid partition；mixed fuel；mechanism of mass transfer