团聚物参数对质子交换膜燃料电池内部传热影响

质子交换膜燃料电池阴极催化层中的团聚物内电解质体积分数和团聚物半径会影响氧气的传输阻力,从而影响电化学反应速率,进而影响电池内的热量产生和传递。然而,团聚物内电解质体积分数和团聚物半径对燃料电池内传热的具体影响规律尚不明确。因此,本文建立了二维、两相、非等温质子交换膜燃料电池团聚物模型,探究团聚物内电解质体积分数和团聚物半径对电池内温度分布和产热量的影响。结果表明,团聚物内电解质体积分数的增加和团聚物半径的减小使得氧气的传输阻力减小,从而有利于电性能的提高,并使得膜电极组件各部分的产热量增加,以及阴极催化层内的氧还原反应产热量、欧姆产热量和气液相变产热量均增加,但不利于温度分布的均匀性。     

掺杂Cu(OH)2纳米微粒聚电解质多层膜的摩擦磨损行为研究

采用分子沉积技术在石英和单晶硅基底上交替吸附带相反电荷的聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)和聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)制备出初始聚电解质多层膜,在聚电解质多层膜上吸附Cu2 且与磺酸根键合于碱性溶液中水解,在聚电解质内原位生成Cu(OH)2纳米微粒,通过多次吸附-水解循环原位生成掺杂Cu(OH)2纳米微粒聚电解质多层膜.采用紫外可见吸收光谱、原子力显微镜及透射电子显微镜分析原位生成Cu(OH)2纳米微粒前后多层膜的结构与形貌,采用LKDM-2000型摩擦磨损试验机评价多层膜的摩擦磨损性能.结果表明:与初始多层膜相比,含Cu(OH)2纳米微粒聚电解质多层膜的摩擦系数有所提高,且随法向载荷的增加变化较平稳;聚电解质多层膜表现出较好的耐磨性,这是由于聚电解质多层膜内的纳米微粒提高了承载能力;薄膜的磨损机理主要为粘着磨损,由于纳米微粒的存在,可以减轻其塑性变形和粘着磨损.     

平面液体层碎裂过程实验研究

小宽厚比喷嘴喷射出的平面水膜进入静止空气中,在不同气流流速环境下对水膜碎裂过程进行了实验研究。结果表明,静止空气中的水膜表面波呈现对称波形,射流的碎裂长度随雷诺数的增大而增大,喷射压力对射流碎裂长度没有直接影响。空气助力作用使平面射流表面波的上、下气液交界面出现相位差。水膜的碎裂长度随空气助力气流速度的增大而减小;空气助力对于低雷诺数水膜射流具有很强的促进碎裂作用,所以会极大地改善低雷诺数射流的一次雾化效果。随着水流雷诺数的提高,空气助力作用对水膜碎裂长度的影响大为减弱;即使在高速助力空气的作用下,水膜仍长期保持较稳定的射流流态,没有出现明显的水膜撕裂现象。说明在小宽厚比喷嘴的瑞利(Rayleigh)模式射流中,高雷诺数射流是水膜的稳定因素。与气液流速比、气流马赫数等无量纲参数相比,液体喷射的雷诺数是射流碎裂的主要影响因素。     

微孔膜对锌空气电池失水的影响

将不同规格的微孔膜覆盖于锌空气电池气体扩散电极表面,探究微孔膜对锌空气电池失水和性能的影响。实验结果表明:在微孔间距小于临界间距时,覆盖微孔膜可使锌空气电池的失水量减少40%~80%,而不会阻碍氧气的传输。微孔数目越少,电池失水量越少,放电性能也越好。当微孔间距达到临界值时,电池失水量达到最小值。氧气在微孔膜上的通量远高于水蒸汽在微孔膜上的通量。     

微管内气液两相流中液膜厚度的实验测量

微通道内气液两相流中气柱(plug bubble)与通道壁之间液膜厚度的实验测量,是微热管、微流动、微电子冷却以及气泡雾化等研究中普遍关注的问题.本文利用基于光学干涉和快速傅立叶变换的空间频谱分析方法,实验测量获取了含表面活性剂水中气柱在750μm 通道内运动时其与通道壁面之间的液膜厚度.实验结果表明:表面活性剂对液膜厚度的影响比较明显,即当表面活性剂浓度在一定范围内增大时,液膜厚度会减小;此外,当气柱运动速度在一定范围内增大时,液膜厚度也会减小.     

聚四氟乙烯及其复合材料的转移与磨损

本文对聚四氟乙烯(PTFE)的分子特征与结构特性、PTFE的转移行为及对其磨损的影响、影响转移膜生成的因素、PTFE转移膜与底材相互作用的本质,转移膜剥落形成磨屑的考察、PTFE结晶度对粘着磨损及摩擦的影响和PTFE基复合材料的特性及其摩擦学性能等进行了综述介绍。     

纳米尺度边界滑移的分子动力学模拟研究

利用分子动力学模拟方法研究了纳米尺度超薄膜润滑的边界滑移现象,分别模拟考察了固液作用势、固液密度差异和温度对滑移长度的影响.结果表明:在固液作用势较强的情况下,滑移长度随着温度的增加而增大;当固液作用势较弱时,滑移长度随着温度的增加反而下降;滑移界面上、下的层状有序化差异程度是导致滑移的主要原因;应用所建立的方法可以较好地解释不同物理参数条件下的壁面滑移问题.     

宽温域环境中聚四氟乙烯及其复合材料摩擦学性能研究

对比研究了?100~100 ℃范围内聚四氟乙烯(PTFE)及三氧化二铝/聚四氟乙烯(Al₂O₃/PTFE)复合材料的摩擦学性能. 研究结果表明,PTFE因为蠕变,在升温过程中摩擦系数逐步降低,磨损率逐步升高. 而引入Al₂O₃填料会显著影响PTFE的摩擦学行为,Al₂O₃/PTFE的摩擦系数普遍比PTFE高,而磨损率比PTFE低. 摩擦学机理表明,滑动过程中形成的摩擦膜是决定摩擦学行为的关键因素. 这对极端工况条件下高分子复合材料的设计具有重要的指导意义.      

软包锂电池铝塑膜热封强度工艺参数研究

铝塑复合膜是锂离子电池可以实现外形尺寸灵活变化的关键，其热封性能的优劣会影响到电池在使用过程中的安全。针对152μm厚的PA/Al/CPP铝塑复合膜，研究了在不同热封条件(热封温度、热封时间和热封压力)下铝塑膜的热封强度，通过理论计算选取合理的参数范围，利用万能材料试验机测试了热封后铝塑膜能承受的最大拉伸载荷，并将此作为衡量热封强度大小的标准；根据单因素实验结果分析热封强度在不同热封工艺参数下的变化规律，并设计了正交实验，依据正交实验结果，对热封工艺参数进行显著性分析，同时通过响应曲面法拟合影响显著的参数与热封强度之间的关系，构建了热封强度关于热封温度与热封时间的数学模型。结果表明，在铝塑膜有效封合的范围内，热封温度、热封时间和热封压力对铝塑膜热封强度的增加均起着正向作用，其中影响显著的参数为热封温度和热封时间。本研究得到的模型可以为企业生产过程中热封参数的选择提供依据。     

切应力协同下受热过冷层流液膜的破断特性

针对界面切应力协同下受热过冷层流液膜流动的破断过程, 建立了不同气液流向下的临界液膜厚度和最小润湿量的理论模型, 分析了不同驱动力作用下, 接触角、流体温度、界面切应力和壁面热流密度对液膜破断特性的影响. 研究表明: 临界液膜厚度和最小润湿量均随壁面热流密度的增加而增大; 重力驱动下的接触角影响在不同热流密度下有所不同, 流体温度在不同驱动力下对最小润湿量的影响截然相反; 同向切应力驱动下临界液膜厚度和最小润湿量随切应力增加而减小; 在重力和切应力协同驱动下, 同向切应力对最小润湿量的影响与重力和切应力所起作用的相对大小有关, 反向切应力使得临界液膜厚度和最小润湿量有所增大.