质子交换膜燃料电池扩散层物性分形表征方法及其应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 PEM燃料电池及其计算机模拟 1

1.1.1 PEM燃料电池 1

1.1.2 PEM燃料电池的计算机模拟 3

1.1.3 PEM燃料电池模型简述 3

1.2 扩散层多孔介质及其分形模型 6

1.2.1 PEM燃料电池的扩散层 6

1.2.2 多孔介质及其分形模型 6

1.3 本书要点 7

第2章 PEM燃料电池扩散层的分形特征 9

2.1 分形几何 9

2.1.1 分形的概念 9

2.1.2 分形的性质 10

2.1.3 分形维数 11

2.1.4 分形理论在材料表征研究中的应用 13

2.2 PEM燃料电池扩散层压汞试验 14

2.2.1 压汞测孔试验原理和方法 14

2.2.2 扩散层碳纤维纸试样 15

2.2.3 测试结果 16

2.3 压汞试验结果的分形分析 17

2.3.1 扩散层多孔介质分形特性 17

2.3.2 扩散层分形维数的测定 18

2.3.3 结果分析 19

2.4 本章小结 20

第3章 扩散层的分形描述及分形维数 21

3.1 扩散层的分形描述 21

3.1.1 表征毛细管通道弯曲的分形标度关系 21

3.1.2 表征孔径与孔隙数目的分形标度关系 23

3.2 分形维数的测定方法 24

3.2.1 分形维数测定方法的分类 24

3.2.2 基于数字图像的分形维数测定方法 25

3.2.3 基于SEM图像的扩散层分形维数测定方法优选 31

3.3 扩散层孔隙面积分形维数的测定 36

3.4 扩散层曲线分形维数的测定 38

3.5 本章小结 39

第4章 扩散层渗透率的分形模型及预测 40

4.1 多孔介质渗透率及其分形研究 40

4.1.1 多孔介质的渗透率 40

4.1.2 多孔介质渗透率的研究方法 40

4.1.3 多孔介质渗透率的分形研究 41

4.2 扩散层饱和渗透率的分形模型 42

4.2.1 扩散层的流量计算 42

4.2.2 扩散层的饱和渗透率及分析 43

4.2.3 扩散层饱和渗透率中的单元截面计算 44

4.3 扩散层饱和渗透率的分形预测 45

4.3.1 饱和渗透率分形模型的验证 45

4.3.2 分形维数和孔隙率对饱和渗透率的影响 46

4.3.3 Knudsen效应对饱和渗透率的影响 47

4.4 扩散层相对渗透率的分形模型 48

4.4.1 扩散层的润湿性研究 48

4.4.2 扩散层分形描述的修正 49

4.4.3 扩散层毛细管压力与液相饱和度关系的分形模型 50

4.4.4 基于分形的相对渗透率模型推导 52

4.5 扩散层相对渗透率的分形预测 54

4.5.1 液相饱和度分形模型的验证 55

4.5.2 PTFE对毛细管压力与液相饱和度关系的影响 55

4.5.3 分形维数对毛细管压力与液相饱和度关系的影响 57

4.5.4 PTFE和分形维数对相对渗透率的影响 58

4.6 本章小结 61

第5章 扩散层热导率的分形模型及预测 62

5.1 多孔介质热导率及其分形研究 62

5.1.1 多孔介质中的传热 62

5.1.2 多孔介质热导率的研究方法 63

5.1.3 多孔介质热导率的分形研究 66

5.2 扩散层热导率的分形模型 67

5.2.1 并联模型 67

5.2.2 串联及串并联混合模型 70

5.3 扩散层热导率的分形预测 71

5.3.1 热导率分形模型的预测分析 71

5.3.2 分形维数和孔隙率对热导率的影响 72

5.4 本章小结 74

第6章 扩散层扩散系数的分形模型及预测 75

6.1 多孔介质扩散系数及其分形研究 75

6.1.1 多孔介质的扩散系数 75

6.1.2 多孔介质扩散系数的研究方法 76

6.1.3 多孔介质扩散系数的分形研究 77

6.2 氢有效扩散系数的分形模型及其预测 78

6.2.1 氢有效扩散系数的分形模型 78

6.2.2 氢有效扩散系数的分形预测 79

6.2.3 分形维数和孔隙率对氢有效扩散系数的影响 79

6.3 氧有效双元扩散系数的分形模型及预测 81

6.3.1 有效双元扩散系数的表达 81

6.3.2 基于分形的氧有效双元扩散系数模型推导 82

6.3.3 氧有效双元扩散系数模型验证 82

6.3.4 分形维数和孔隙率对氧有效双元扩散系数的影响 83

6.5 本章小结 86

第7章 扩散层微结构对PEM燃料电池性能的影响 87

7.1 PEM燃料电池性能模拟的数学模型 87

7.1.1 连续方程 87

7.1.2 动量方程 88

7.1.3 能量方程 88

7.1.4 组分方程 88

7.1.5 电化学方程 89

7.2 几何模型、边界条件及计算方案 90

7.2.1 几何模型 90

7.2.2 边界条件 91

7.2.3 计算方案 91

7.3 计算结果及分析 93

7.4 本章小结 94

参考文献 95