- 1、本文档被系统程序自动判定探测到侵权嫌疑,本站暂时做下架处理。
- 2、如果您确认为侵权,可联系本站左侧在线QQ客服请求删除。我们会保证在24小时内做出处理,应急电话:400-050-0827。
- 3、此文档由网友上传,因疑似侵权的原因,本站不提供该文档下载,只提供部分内容试读。如果您是出版社/作者,看到后可认领文档,您也可以联系本站进行批量认领。
(工程硕士)
质子交换膜电解池传质性能优化及动态响应特
性研究
论文答辩日期:2023年5月25日
摘要
氢能作为一种二次能源,不仅具有高热值、低污染、来源广等优势,还可以为可再
生能源消纳提供新的解决方案,对实现碳达峰、碳中和具有重要的推动作用。氢的利用
要从制氢开始,在众多制氢方式中,质子交换膜电解水制氢以响应快、电流密度高等特
点受到了全世界的广泛关注。提高质子交换膜电解制氢效率,保证其运行过程中的安
全稳定性,是推动工业化应用的关键。本课题通过实验和仿真相结合的研究方法,对电
解池内部传质行为和动态响应特性进行分析,为质子交换膜电解池性能优化和制氢系
统设计提供理论基础。
本课题首先搭建了质子交换膜电解水制氢系统,对不同运行条件下电解池极化性
能进行了测试。结果表明,不同运行参数对极化性能是相互影响相互制约的,但温度变
化对极化性能的影响大于流量和供水方式的变化。由于实验测试难以对电解池内部气
液两相分布行为进行观测,因此根据运行过程中的物理化学现象搭建了三维、两相、非
等温电解池模型,分析了不同电压、温度和入口流速下的气液分布和温度分布特征,并
对高压电解条件下的传质特性和极化性能进行了研究。
为了提高电解池内部传质效率,基于已验证的单流道三维数值模型,对扩散层孔
隙率和流道凸台进行了优化。首先设计并分析了四种分段式梯度化和三种连续性梯度
化孔隙率对电解池内部物质传输过程的影响。结果表明:横向分段式孔隙率分布方式
对传质过程的影响大于纵向分布,但横向分段式孔隙率分布时电极表面气液两相分布
均匀性较差,而采用连续性孔隙率分布不仅可以解决横向分段式孔隙率分布造成的不
均匀问题,还可以进一步提高电解池极化性能。然后,对流道矩形凸台进行了优化,虽
然流道内添加凸台可以提高液态水传输效率,但也会增加流道进出口压力,凸台前斜
坡的设计虽然可以减小电解池进出口压力,但会加剧凸台后方的回流,而凸台后斜坡
的增加可以缓解前斜坡引起的回流,进一步提高电解池净功率。
通过光伏电解实验与瞬态仿真相结合,分析了连续性电压波动下电解池动态响应
变化。结果表明,电解池在长时间运行时,工作电流密度与波动电压协同变化;由于沿
流动方向液态水含量的变化,催化层表面不同位置处的液态水质量通量具有一定差异
性;在长时间的波动电压变化下,短时间的电压降低对质子交换膜温度变化影响较小。
关键词:质子交换膜电解池;系统效率;强化传质;动态响应;模拟仿真
I
广东工业大学硕士学位论文
Assecondaryenergysource,hydrogenenergynotonlyhastheadvantagesofhigh
calorificvalue,lowpollutionandwidesource,butalsocanprovidenewsolutionsfor
renewableenergyconsumption,whichplaysanimportantroleinpromotingcarbonpeakand
carbonneutrality.Theutilizationofhydrogenshouldstartfromhydrogenproduction.Among
manyhydrogenproductionmethods,protonexchangemembranewaterelectrolysishas
attractedworldwideattention,becauseofitsfastresponseandhighcurrentdensity.Improving
theefficiencyofprotonexchangemembraneelectrolysishydrogenproductionandensuring
itssafetyandstabilityduringoperationarethekeytopromote
您可能关注的文档
- 机器学习在锂离子电池产线工艺优化中的应用研究.pdf
- 基于萤火虫优化算法的锂电池SOC与SOH协同估计研究.pdf
- 全球不确定性对国际天然气定价机制的影响研究.pdf
- 考虑电池热效应的插电式混合动力汽车多目标能量管理策略研究.pdf
- 纳米硅提升太阳能电池效率的理论及实验研究.pdf
- 考虑级联失效的电力信息物理系统评估及恢复策略研究.pdf
- 基于联盟链的高校学生成绩档案管理框架研究.pdf
- 退役锂离子动力电池热-电特性及其热管理研究.pdf
- 高温熔盐环境用冷冻法兰设计.pdf
- 基于汽车电池单元的高精度电压电流采样方案的研究.pdf
- 浙江省临海市白云高级中学2025届高三历史3月月考试题.doc
- 云南拾谷县第一中学2024_2025学年高二物理上学期10月月考试题.doc
- 2025版高考生物总复习第13讲基因的分离定律教案苏教版.doc
- 湖北省黄石实验高中2024_2025学年高一历史下学期期末考试模拟卷.doc
- 通史版2025版高考历史大一轮复习专题七近代化的曲折发展__中日甲午战争至五四运动前4第4讲从维新思想到新文化运动课后达标检测含解析新人教版.doc
- 2024年高考数学考试大纲解读专题04导数及其应用含解析文.doc
- 河南省许汝平九校联盟2024_2025学年高一语文上学期期末考试试题扫描版无答案.doc
- 江西省吉安市吉水县第二中学2024_2025学年高一历史上学期第二次月考试题.doc
- 北京市平谷区2025届高三政治一模考试试题含解析.doc
- 2025届中考物理第四讲物态变化专项复习测试无答案新人教版.docx
最近下载
知传链电子书
- 外科学 泌尿外科分册.pdf
- 护理管理学(第3版)(全国高等学历继续教育“十三五”(护理专升本)规划教材).pdf
- 外科护理学(第4版)(全国高等学历继续教育“十三五”(护理专科)规划教材).pdf
- 医用化学(第3版)(全国高等学历继续教育“十三五”(临床专本共用)规划教材).pdf
- 组织学与胚胎学(第3版)(全国高等学历继续教育“十三五”(临床专本共用)规划教材).pdf
- 肿瘤放射治疗学.pdf
- 社区护理学(第3版)(全国高等学历继续教育“十三五”(护理专本共用)规划教材).pdf
- 全科医学.pdf
- 精神科护理学(第3版)(全国高等学历继续教育“十三五”(护理专升本)规划教材).pdf
- 妇产科护理学(第3版)(全国高等学历继续教育“十三五”(护理专升本)规划教材).pdf
从事办公室文字工作,提供论文格式排版 、专业学术论文参考资料、文章写作、论文答辩PPT模板、会议筹备指导等服务,经验丰富,已从事七年。互相信任,保证质量,全程包修改,负责到通过。 微X号:lhg511823
文档评论(0)