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以甲烷为燃料的微管式固体氧化物燃料电池研究的开题报告
1.研究背景
燃料电池是一种不断发展的新型清洁能源技术，具有高效、环保、安全等优良特性，被广泛应用于汽车、船舶、飞行器、家庭能源等领域。其中，以甲烷为燃料的微管式固体氧化物燃料电池被认为是一种具有广泛应用前景的技术。
目前，传统的固体氧化物燃料电池（SOFCs）采用的是厚膜（1-2mm）电解质，其具有高功率密度和高热效率，但是燃料选择性差，不适合使用燃烧稳定性差的燃料，如甲烷等。为了解决这一问题，近年来，研究人员不断努力开拓新型微型燃料电池的燃料选择范围，以满足更广泛的应用需求。
2.研究内容
本文拟探究以甲烷为燃料的微管式固体氧化物燃料电池的相关技术。具体研究方向包括以下几个方面：
（1）微型化技术。研究如何采用微型加工技术（如光刻、微影、电刻等）制备微管式燃料电池，并探究微型化对燃料选择性的影响。
（2）燃料适应性研究。以甲烷为燃料的微管式固体氧化物燃料电池的燃料适应性研究，包括其燃烧特性、反应速率等方面的研究。
（3）性能改进技术研究。通过对微管式燃料电池结构和材料的分析研究，探究如何提高燃料电池的效率和稳定性。
3.研究方法
研究方法包括实验研究和模拟分析。实验研究方面，采用光刻、微影等微型加工技术制备微管式燃料电池，通过电化学测试、扫描电子显微镜观察等手段，分析不同结构和材料对燃料电池性能的影响。模拟分析方面，采用有限元分析方法，建立微管式燃料电池模型，分析其热、电、质传输特性等方面的问题。
4.研究意义
（1）提高燃料电池选择燃料的范围。以甲烷为燃料的微管式固体氧化物燃料电池的研究，可以拓展SOFCs的应用场景，提高其使用范围和适用性。
（2）提高燃料电池的性能和稳定性。通过对微管式燃料电池的研究，可以探究其结构和材料的调制方法，提高燃料电池的效率和稳定性，进一步推动燃料电池技术的发展。
（3）为应用燃料电池技术解决能源问题提供新思路。作为一种高效、清洁、安全的新型能源技术，燃料电池可以为能源转型提供新思路和方案，缓解全球能源问题的压力。
5.研究计划
本研究拟于2019年9月开始，至2022年6月结束。按以下时间表开展具体工作：
（1）2019年9月至2020年4月：确定研究方向和内容，开展实验工作，制备微管式燃料电池，分析其燃料选择性，并进行初步实验验证。
（2）2020年5月至2021年2月：开展模拟分析工作，建立微管式燃料电池模型，分析其热、电、质传输特性等问题。同时，进行微型化和性能改进技术方面的研究。
（3）2021年3月至2022年6月：完成模拟分析工作，并进行实验验证，对微管式固体氧化物燃料电池的燃料选择性和性能改进技术进行更为深入的研究，提高其效率和稳定性。
6.结论
以甲烷为燃料的微管式固体氧化物燃料电池是一个具有科学研究和实用价值的课题。本研究旨在探究微管式燃料电池的燃料适应性和性能改进技术，以期在其使用范围和效率等方面提供新思路和解决方案，推动燃料电池技术的发展和应用。