作为一种新的高技术,微流体已经成为研究热点。基于所在学院条件,本文建立了微流体芯片的制备工艺,并进行了两项研究:一是基于Coulter计数原理的细胞体积微流体测量方法;二是基于微流体的燃料电池的性能分析。研究以计算为主,辅以一定的实验。目前,细胞体积测量是利用Coulter计数原理,让细胞悬浮液经过夹在一对电极之间的小孔;当细胞随流体经过微孔时,电极间电阻出现变化,从而估算出细胞体积;而微流体通道能代替小孔及其周围的测量区域完成同样任务。这里,作者用数值分析方法分析了细胞尺寸、细胞高度位置、细胞体积的变化和微通道尺寸等因素对细胞体积测量的影响;并完成了细胞体积测量装置的制作。本文的第二项工作是微流体燃料电池的性能分析。根据微流体的特点,本文首次提出其电化学反应应该主要发生在电极表面,对比表面反应模型和体积反应模型的计算结果发现,两者的j-V曲线比较接近,说明电极内孔隙结构所带来的额外反应面积几乎没有贡献。利用表面反应模型,以甲酸/氧气微流体燃料电池为例,我们进一步数值分析了各种因素对其性能的影响。结果表明,微流体燃料电池的性能与流体运动有很大关系:随着体积流率的增加,两股流体之间的混合程度降低,电极表面反应物浓度梯度层厚度减小,电池的电流密度和功率密度都随之增加。所计算电池的电极对中,阴极活性弱于阳极,因此电池性能对阴极附近的氧气浓度变化比较敏感,即电池性能随氧气浓度的增加而改善,而甲酸浓度的变化对电池的影响较小。