张亮
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李俊
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朱恂
,
廖强
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付乾
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王永忠
,
叶丁丁
工程热物理学报
本文采用多碘离子(I-3)作为阴极电子受体,实验比较了传统"H"型微生物燃料电池(MFC)和带交指型阴极流场的MFC(IMFC)的性能.结果表明,与"H"型MFC相比,IMFC在启动后具有较高的工作电压和最大功率密度.这主要是由于IMFC具有较小的电池内阻和较佳的传质特性所致.IMFC最大产电功率密度低浓度范围内随阴极电子受体的浓度的增加而增加,几乎不受阴极水力停留时间的影响.
关键词:
多碘离子
,
交指流场
,
微生物燃料电池
,
阴极
叶丁丁
,
张彪
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杨扬
,
周劲
,
李俊
,
朱恂
,
廖强
工程热物理学报
微流体燃料电池去除了质子交换膜,避免了膜退化、水管理等问题,是微型燃料电池领域新的研究热点。本文构建了具有可渗透阳极和空气自呼吸阴极的微流体燃料电池,采用甲酸溶液作为燃料对其性能特性进行了实验研究。结果表明：具有可渗透阳极的自呼吸微流体燃料电池性能随燃料浓度或流量的增加先升高后下降,随电解液浓度的增加而升高;阳极侧反应产生的CO_2气泡对自呼吸微流体燃料电池的性能和燃料利用率的影响较大,适当提高燃料流量有利于气泡的排除。
关键词:
微流体燃料电池
,
自呼吸
,
可渗透阳极
,
传质
李俊
,
叶丁丁
,
朱恂
,
廖强
,
付乾
,
黄桂兰
工程热物理学报
本文报道了一种能驱动风扇工作的自呼吸式DMFC小型电堆,电堆主要南燃料储罐、膜电极(MEA)、集流体等组成.文中针对影响该电池性能的主要参数,如电堆的活化过程、甲醇浓度等因素进行了研究.同时,本文还对电堆的恒电流放电时的电流曲线特点以及阴极水的生成规律进行了初步考察和探讨.
关键词:
直接甲醇燃料电池
,
传质
,
水迁移
,
电池性能
邓博文
,
叶丁丁
,
朱恂
,
李俊
,
廖强
,
张彪
工程热物理学报
本文对三维阳极自呼吸微流体燃料电池进行了结构改进,缩短了微通道长度,减小了阴阳极间距,去除了隔离棒,利用阴极附近电解液的快速流动来减轻燃料渗透;研究了该电池的性能特性,考察了电解液浓度、甲酸浓度和反应物流量对电池性能的影响.实验结果表明,该电池性能随电解液及甲酸浓度的升高均先上升后下降,随反应物流量的升高先增加后趋于稳定.当电解液浓度为1.0 mol·L-1、甲酸浓度为0.5 mol·L-1、反应物流量为300μL·min-1时,电池的最高功率密度可达44.6 mW·cm-3,比相同体积、相同阳极有效面积的同类电池提高了107％,电池性能得到有效强化.
关键词:
微流体燃料电池
,
空气阴极
,
三维阳极
,
无隔离棒
相威
,
叶丁丁
,
廖强
,
李俊
,
朱恂
工程热物理学报
采用高速摄影仪对自行制备的水力直径为0.5 mm的水平微通道内气液两相流动进行了可视化实验研究,获得异形截面微通道内气液两相流型图,并与文献中微通道内气液两相流型图进行了对比.结果表明:在实验工况下,异形截面微通道内发现了泡状流,弹状流及平行流,且由于表面张力和憎水通道壁面的作用使得平行流易发生于该微通道内.此外,异形截面的形状和壁面润湿性对微通道内的流型及流型转换影响较大.
关键词:
微通道
,
异形截面
,
气液两相流
,
流型
张彪
,
叶丁丁
,
朱恂
,
李俊
,
廖强
工程热物理学报
自呼吸微流体燃料电池是很有前景的新型微型电源,目前其性能的主要限制因素是阳极燃料传质.本文构建了具有三维顺排阳极的自呼吸微流体燃料电池,利用圆柱形阳极在流道中容积式的分布增大反应面积,强化燃料传输.本文研究了燃料浓度和反应物流量对电池性能的影响,并对流道中的两相流动进行了可视化观察.实验结果表明:随燃料浓度或反应物流量的增加,电池性能先升高后降低;产生的CO2气泡能够被限制在阳极电极和隔离棒中,减小了其对阴极侧电解液流动的扰动;气泡会在隔离棒之间聚并形成气膜,气膜周期性形成和排出的动态行为对电池的放电性能具有较大影响.
关键词:
微流体燃料电池
,
无膜燃料电池
,
自呼吸阴极
,
顺排阳极
,
传质
李俊
,
郑季历
,
叶丁丁
,
张军
,
朱恂
工程热物理学报
本文对以100 Ω外阻启动完成后的微生物燃料电池施加18 mA的反极电流,考察不同施加时长的反极电流条件下电池的性能响应.实验结果表明:随着施加反极电流时间的增加,MFC最大功率密度呈逐渐减小的趋势.当反极电流施加时间大于12 h时,电池最大功率密度接近零.当电池恢复运行6天后,反极电流时间为10 min的MFC性能可以恢复至未施加反极电流前的水平.而对于施加反极电流大于1h的MFC,其性能仅能恢复至原性能的85％.循环伏安和生物膜干重测量结果显示,造成上述现象的原因主要是由于当施加的反极电流时间大于1h时,阳极生物膜活性略下降且生物膜干重减少所致.
关键词:
微生物燃料电池
,
反极
,
电压响应
,
生物膜
李俊
,
叶丁丁
,
廖强
,
朱恂
,
张亮
工程热物理学报
物质传输是影响MFC性能的一个重要因素.本文构建三合一膜电极式微生物燃料电池(MFC),研究了阳极传质形式对MFC启动特性、阳极生物膜电化学活性和性能的影响.结果表明,与阳极采用大腔室结构的MFC-1相比,阳极采用蛇形流道的MFC-2由于在启动过程中阳极电解液传质较佳,不但启动较快而且输出电压更高.启动完成后,MFC-2阳极生物膜电化学活性较高,采取不同扫描速度的循环伏安扫描测试证明了这主要是由于蛇形流道较佳的传质所致.启动过程和产电过程中较佳的传质导致MFC-2最大功率密度(2676.2mW.m-2)比MFC-1最大功率密度(2149.0mW·m-2)约高24.5％.
关键词:
阳极传质
,
三合一
,
微生物燃料电池
,
生物膜
李明
,
李俊
,
朱恂
,
叶丁丁
,
廖强
工程热物理学报
实验研究了阳极分别采用蛇形和交指型流场的单室微生物燃料电池(MFC)性能,发现采用蛇形流场的单室MFC 不仅启动时间较快,而且性能较好.通过对中间腔室侧的阴阳极电极表面SEM表征发现,阳极采用交指型流场的单室MFC阴阳极表面均有生物膜存在,这部分额外的生物膜阻碍了阴阳极之间的氢离子传输,从而导致阳极采用交指型流场的MFC欧姆内阻增加,电池性能恶化.研究还发现当中间腔室厚度为20 mm时,阳极采用蛇形流场的单室MFC性能最佳.
关键词:
单室微生物燃料电池
,
流场结构
,
生物膜
,
电池性能
叶丁丁
,
朱恂
,
李俊
,
蒲洪权
,
廖强
工程热物理学报
被动式直接甲醇燃料电池作为新型便携式电源,势必会遇到负载动态变化的工作环境.本文针对持续加载/瞬间筇载、持续加载/持续卸载及梯形加载时被动式直接甲醇燃料电池的动态响应进行了实验研究,获得了变负载时电池电压及温度的响应规律.结果表明:加载时电池电压降低、温度升高,而卸载瞬间电压骤升、温度骤降;持续卸载时温度响应滞后于电流密度的变化及电压响应;梯形加载时恒流放电过程对持续加载和卸载时电压响应的影响较小;电池温度随加载周期整体上呈升高趋势.
关键词:
被动式
,
直接甲醇燃料电池
,
动态响应
,
电池温度
