基于多尺度多场耦合模型的微流体燃料电池多孔电极构效关系研究

基本信息
批准号:51905236
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:李丽
学科分类:
依托单位:江苏理工学院
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
多孔电极微能源系统燃料电池构效关系
结项摘要

Microfluidic fuel cell (MFC) has been identified as one of the most promising alternative power sources for portable electronics. Yet, its performance is limited by the insufficient mass transfer of reactants to the electrode active sites. In this project, multi-scale and multi-field coupling modeling and simulations will be performed to study the structure-property relationship between the microstructre and the mass transfer of the porous electrode in MFC. A micro-scale model will be developed first by the lattice Boltzmann method, the mass transport mechanism in the micropores of the porous electrode will be studied, and the relationships between the microstructures and the mass transport behavior of the porous electrode material will be derived. Then, a multi-field coupling macro-scale model will be established by the finite element method, the coupling schemes of different physicalchemical processes will be analyzed and the effect of the mass transport behavior on the cell performance will be elucidated; After that, a multi-scale model will be built up by combination of the results from the above two models, and the interaction among the porous electrode microstructure, the mass transport process and the cell performance will be investigated. Based on the results, porous electrode microstructure control will be performed to enhance the mass transport process and boost the cell performance. Results of this project will enrich the basic theories of fuel cell and meanwhile provide guidance in developing novel porous electrode materials and improving cell performance of MFC.

微流体燃料电池是便携式电子设备最有前景的替代电源之一,但电极活性中心上传质受限的问题限制了其电池性能。本项目拟通过多尺度多场耦合建模方法研究这类燃料电池多孔电极微结构与电极内部传质过程间的构效关系。采用格子玻尔兹曼方法建立多孔电极微结构模型,研究电极孔隙内的物质传输机理,揭示多孔电极微结构及其变化对电极内部传质过程的影响规律;采用有限元法建立燃料电池多孔耦合宏观模型,研究传质过程与其它物理化学过程间的耦合作用机理,明确多孔电极内部传质过程对其电池性能的影响规律;对接两种模型的模拟数据,建立多尺度多场耦合模型,分析多孔电极微结构与电极内部传质过程间的构效关系;在此基础上,探索通过多孔电极微结构调控,强化电极活性中心上的物质传输,同时增大电池输出功率与燃料利用率的方法。本项目有助于丰富和完善燃料电池领域的基础理论,为指导开发新型多孔电极材料、提升微流体燃料电池性能提供科学依据。

项目摘要

微流体燃料电池是便携式电子设备最有前景的替代电源之一,但电极活性中心上传质受限的问题限制了其电池性能。本项目通过多尺度多场耦合建模方法,研究了多孔电极微结构与电池内部传质过程及电池性能间的构效关系;通过定量对比多孔电极结构优化与电化学改性在电池性能提升中的作用,明确了多孔电极结构优化的重要地位;通过多参数敏感性分析,指出阳极比表面积是决定电池性能的关键因素;通过深入分析多孔电极内部电化学反应速率的分布规律,提出了不同操作条件下微流体燃料电池的性能提升方案,并探讨了高流速下实现高燃料利用率对电池几何设计、电极材料及操作参数的要求,分析了非对称电池设计与操作在对流型微流体燃料电池中的可行性;在此基础上,对微流体燃料电池的反应液输送系统进行了优化,提出了多种新型微流体燃料电池结构,并对相关研究方法与思路在其他多种类型能量转化与存储装置中的应用做了初步探究,进一步丰富了研究成果。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

DOI:10.13836/j.jjau.2020047
发表时间:2020
2

拥堵路网交通流均衡分配模型

拥堵路网交通流均衡分配模型

DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.201804030
发表时间:2019
3

卫生系统韧性研究概况及其展望

卫生系统韧性研究概况及其展望

DOI:10.16506/j.1009-6639.2018.11.016
发表时间:2018
4

面向云工作流安全的任务调度方法

面向云工作流安全的任务调度方法

DOI:10.7544/issn1000-1239.2018.20170425
发表时间:2018
5

天津市农民工职业性肌肉骨骼疾患的患病及影响因素分析

天津市农民工职业性肌肉骨骼疾患的患病及影响因素分析

DOI:
发表时间:2019

李丽的其他基金

批准号:61403330
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61176024
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81272902
批准年份:2012
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51501072
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81870926
批准年份:2018
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:29973020
批准年份:1999
资助金额:12.00
项目类别:面上项目
批准号:21505045
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30800994
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81673737
批准年份:2016
资助金额:52.00
项目类别:面上项目
批准号:31501402
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51405280
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31701296
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61802220
批准年份:2018
资助金额:8.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40374018
批准年份:2003
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
批准号:51302014
批准年份:2013
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61903130
批准年份:2019
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31402317
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81473355
批准年份:2014
资助金额:78.00
项目类别:面上项目
批准号:20773072
批准年份:2007
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:60876017
批准年份:2008
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
批准号:61773334
批准年份:2017
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:81000411
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41101324
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:29773023
批准年份:1997
资助金额:12.00
项目类别:面上项目
批准号:40976022
批准年份:2009
资助金额:54.00
项目类别:面上项目
批准号:29573110
批准年份:1995
资助金额:8.00
项目类别:面上项目
批准号:31200008
批准年份:2012
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41474114
批准年份:2014
资助金额:100.00
项目类别:面上项目
批准号:81560175
批准年份:2015
资助金额:37.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51105235
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40403012
批准年份:2004
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41673042
批准年份:2016
资助金额:71.00
项目类别:面上项目
批准号:41771394
批准年份:2017
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:31100632
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21908165
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:29273135
批准年份:1992
资助金额:7.00
项目类别:面上项目
批准号:71240015
批准年份:2012
资助金额:11.00
项目类别:专项基金项目
批准号:11205167
批准年份:2012
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40974022
批准年份:2009
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:60601010
批准年份:2006
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11875056
批准年份:2018
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:90307011
批准年份:2003
资助金额:30.00
项目类别:重大研究计划
批准号:40801012
批准年份:2008
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61401055
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81500996
批准年份:2015
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11404047
批准年份:2014
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81260159
批准年份:2012
资助金额:49.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31270942
批准年份:2012
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:81860660
批准年份:2018
资助金额:35.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51405396
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81001637
批准年份:2010
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21567026
批准年份:2015
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51808299
批准年份:2018
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81371731
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:11405257
批准年份:2014
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31100245
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81870242
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:21671060
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:81370192
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:81270231
批准年份:2012
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:51108103
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41376046
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:20473042
批准年份:2004
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:81802280
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41876042
批准年份:2018
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:51875480
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51068027
批准年份:2010
资助金额:28.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31700439
批准年份:2017
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31660589
批准年份:2016
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:61901308
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30901456
批准年份:2009
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81101830
批准年份:2011
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31901968
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30800372
批准年份:2008
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31100351
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81502471
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81373899
批准年份:2013
资助金额:73.00
项目类别:面上项目
批准号:81770225
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:20173029
批准年份:2001
资助金额:18.00
项目类别:面上项目
批准号:61603055
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

室内柔性多孔材料VOCs吸附、散发的多尺度构效机理研究

批准号:51808441
批准年份:2018
负责人:周晓骏
学科分类:E0803
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
2

多尺度多场应力耦合致密砂岩体积改造裂缝评价模型研究

批准号:51504042
批准年份:2015
负责人:肖阳
学科分类:E0402
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
3

时间微尺度下电磁介质多场耦合行为研究

批准号:10472089
批准年份:2004
负责人:田晓耕
学科分类:A0814
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
4

微纳米超磁致伸缩材料多场耦合本构关系及动力学特性研究

批准号:50901039
批准年份:2009
负责人:那日苏
学科分类:E0110
资助金额:10.00
项目类别:青年科学基金项目