穆嫒萍，叶丁丁，陈蓉，朱恂，廖强

（1 重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室，重庆400030；2重庆大学能源与动力工程学院工程热物理研究所，重庆400030）

引 言

无膜微流体燃料电池因不存在由质子交换膜引起的与膜相关的一系列问题[1-3]，使其成为极具应用前景的新型微型电源之一。而传统的无膜微流体燃料电池常需外部驱动设备来维持燃料和氧化剂的层流流动，但该设备不仅会增加整个运行系统的体积，还会降低电池的净输出功率，限制其进一步向微型化发展。常见的可替代外部驱动设备的驱动方式有：流体的表面张力驱动[4]、重力驱动[5-6]、毛细力驱动[7-9]、化学反应驱动[10]等。和其他驱动方式相比，采用纸、纤维等多孔材料的毛细力驱动方式有着结构简单、制造成本低、占用空间小等优点[8]。但是当纸和纤维的孔隙被溶液充满后，其毛细驱动力减弱，难以形成持续稳定的流动，因此，在微流体装置中常采用与重力驱动相结合的方式来驱动流体以形成稳定流动[11-12]。因棉线有着天然三维的多孔结构、较好的柔韧性以及在浸润情况下具有较好的机械强度等优点，2018 年，Liu 等[13]构建了基于棉线并辅以重力驱动的微流体燃料电池，其最大功率密度和电流密度比文献[14]报道的基于织物类的微流体燃料电池的性能高3.7 和1.5 倍。2020 年，Wu等[15]直接将棉线平铺于电极表面作为流体流道，构建了基于棉线的微流体燃料电池，在碱性条件下电池的极限电流密度在同类电池中最高，而且该类电池的性能严重受到阳极侧燃料传质的限制，但目前对基于多孔纤维类的微流体燃料电池的相关理论研究工作还未见报道。……