2。2 阴极材料 12

2。3 电解质材料 13

第三章  燃料电池模型 15

3。1 应力 15

3。2 应变 16

3。3 结构力学模型 18

3。3。1 本构方程 18

3。4 材料的力学性质 19

3。5 损伤几率分析 20

3。6 模型 21

3。6。1 模型结构与参数 21

3。6。2 模型的验证 22

第四章  残余应力与损伤几率的分析 24

4。1 应力分析 24

4。1。1 不同电池材料对阳极最大残余应力的影响 24

4。1。2 不同电池材料对电解质最大残余应力的影响 26

4。1。3 不同电池材料对阴极最大残余应力的影响 27

4。2 损伤几率 29

4。2。1 不同电池材料对阳极损伤几率的影响 29

4。2。2 不同电池材料对电解质极损伤几率的影响 31

4。2。3 不同电池材料对阴极损伤几率的影响 32

总结 35

致谢 36

参考文献 37

第一章  绪论

1。1 研究背景

能源的利用推动了社会经济的进步和改善了人民生活品质。随着人类社会的发展和科学技术的进步，大大地提高了社会生产力，反过来推动能源体系的发展与完善，但同时人们对能源的需求也在日益增加。为了维持经济的高速发展和保证人们的生活质量，人类对能源需求的急骤增加，因此大量地开采矿产石油资源。但人类社会传统的、无节制的、掠夺性的自然资源开采模式对生态环境的破坏，已经严重超过了环境的自我调节能力与承载能力。

目前人类社会正面临着全球性能源枯竭与环境恶化日益严重的双重压力，改变传统能源利用方式已迫在眉睫。我们需要寻求新型的优质能源并研制出先进的能源使用技术，以完成能源利用方式的转型。目前，太阳能、生物质能、风能、核能、海洋能、地热能等新型的、干净、清洁的能源的能源利用技术已经得到了一定的发展。燃料电池在众多的新能源利用技术中脱颖而出，宛如一颗耀眼的璀璨新星。燃料电池的能量转化效率不受“卡诺循环”的限制，理论能量转化效率高于90%。即使实际运行中受到各种不利因素的影响，其能量转化效率也高达60-80%，是普通内燃机的2-3倍。此外，燃料电池还具有零排放、低噪音、燃料多样化、可靠性高及适用范围广等优点。燃料电池被认为是21世纪最为绿色环保的重要的发电途径之一。

1。2 燃料电池简史及工作原理

1。2。1 燃料电池的发展史

1839年William Robert Grove受到水解过程逆反应的启发，水电解会产生氢气和氧气，他将其电化学反应逆发生便能产生了电能。如图1-1所示，把两个铂电极放在两只密封的试管中，一只内充满氧气，另一只内则充满氢气，将两只试管放入硫酸溶液中，两极间便发现有电流的流动。为了提高该装置发出的电压，便将四组装置串联，此项装置就是世界上公认的第一台燃料电池。