PEMFC燃料电池微孔层的设计及其对电池性能的影响开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

质子交换膜燃料电池（pemfc）作为一种高效、清洁的能源转换装置，在新能源汽车、便携式电源等领域有着广阔的应用前景。

微孔层（mpl）作为pemfc的关键组件之一，其结构和性质对电池的水管理、气体传输和电化学反应等方面有着至关重要的影响，最终决定着电池的输出性能、稳定性和寿命。

本选题旨在深入研究pemfc微孔层的设计及其对电池性能的影响，为开发高性能、长寿命的pemfc提供理论依据和技术支持。

2. 本选题国内外研究状况综述

pemfc微孔层的研究近年来受到国内外学者的广泛关注，在材料选择、结构设计、制备工艺以及性能优化等方面取得了一系列进展。

1. 国内研究现状

国内学者在pemfc微孔层的研究方面取得了一定的成果。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

1. 主要内容

本研究将从pemfc微孔层的设计、制备、表征和性能评价等方面展开研究，主要内容包括：
1.pemfc微孔层材料的研究:研究不同类型碳材料（如碳黑、碳纳米管、石墨烯等）以及其他新型材料作为微孔层材料的可行性，分析其物理化学性质对微孔层结构和性能的影响。

2.pemfc微孔层结构设计:通过控制微孔层的孔隙率、孔径分布、亲疏水性等结构参数，优化微孔层的水管理和气体传输性能。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的研究方法，具体步骤如下：
1.文献调研阶段：查阅国内外相关文献，了解pemfc微孔层的研究现状、发展趋势以及存在的关键问题，为本研究提供理论基础和研究方向。

2.理论分析阶段：基于传质、电化学反应动力学和多孔介质理论，建立pemfc微孔层的数学模型，分析微孔层的结构参数、材料性质以及工作条件对其水管理、气体传输和电化学反应的影响规律。

3.数值模拟阶段：利用comsolmultiphysics等仿真软件对pemfc微孔层进行数值模拟，模拟不同结构参数和工作条件下微孔层的温度场、流场和电场分布，验证理论分析结果，并优化微孔层的设计。

5. 研究的创新点

本研究的创新点在于：
1.结合多孔介质理论和电化学反应动力学，建立更为精确的pemfc微孔层数学模型，揭示微孔层结构与电池性能之间的内在联系。

2.探索新型微孔层材料和制备工艺，开发高性能、低成本的pemfc微孔层，为其规模化应用提供技术支持。

3.通过实验验证和理论分析，提出优化pemfc微孔层结构和性能的有效策略，为设计和开发高性能pemfc提供理论依据和技术指导。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

[1] 王振, 王树博, 孙公权, 等. 质子交换膜燃料电池阴极微孔层设计研究进展[j]. 电池, 2021, 51(1): 62-69.

[2] 张会, 王同庆, 潘牧. 质子交换膜燃料电池微孔层研究进展[j]. 功能材料, 2020, 51(11): 11056-11067.

[3] 李晓明, 陈晓, 孙公权, 等. 质子交换膜燃料电池微孔层材料疏水性能研究进展[j]. 化工进展, 2019, 38(1): 1-11.