潜艇用质子交换膜资料电池的应用现状及发展前景

本文论述了质子交换膜燃料电池作为潜艇动力的先进性，介绍了常规潜艇的发展现状及趋势，综述了国外PEMFC潜艇动力应用现状及潜在市场，探讨了我国发展PEMFC常规潜艇的前景。     

PEM燃料电池透氢电流密度测试的误差分析

质子交换膜燃料电池(PEMFC)的寿命和耐久性是制约其商业化发展的主要因素。准确表征氢气对质子交换膜(PEM)的渗透能力有助于电池的设计安全和运行安全,提高电池的寿命和耐久性。本文主要对PEMFC透氢电流密度的测试误差进行了分析,发现膜厚度、膜穿孔、膜短路以及测试气体压力和湿度,均会对该测试结果带来误差。     

潜艇质子交换膜燃料电池技术研究

常规柴电潜艇因受传统推进技术的限制,已成为新形势下潜艇续航力、隐身性等的发展瓶颈.而融入创新技术的燃料电池AIP(FC/AIP)推进系统的出现,集众多优点,给常规潜艇的发展带来了一片曙光.文章综述并深入比较世界各国FC/AIP潜艇研究现状、性能特点及发展思想,指出质子交换膜燃料电池(PEMFC)在潜艇上的应用最具吸引力.在分析PEMFC主要特点的基础上,提炼出PEMFC应用中所面临的关键技术,并提出应对策略,以达到扬长避短并充分发挥其优势的目标,为潜艇PEMFC/AIP推进系统的发展提供针对性的指导.     

国外潜艇燃料电池AIP现状及启示

本文综述并深入比较世界各国FC/AIP潜艇研究现状、性能特点及发展方向,指出质子交换膜燃料电池(PEMFC)最具吸引力.分析了PEMFC主要特点,梳理了PEMFC应用中关键技术,得出发展启示,为潜艇采用FC/AIP技术发展提供针对性的指导.     

现代燃料电池系统的商业化进展

在最近3年里，公共领域对燃料电池动力系统的关注程度有明显的提高。特别是在北美、日本、德国及冰岛等地首先考虑的是氢燃料转化的经济性。而在英国，情况不是这样，根据政府关于未来运输政策的声明及在沃金公司商业化燃料电池动力装置的首次公开演示，这一情况得到了改善。介绍了燃料电池技术在运输业、固定式动力及军品市场的发展现状。所有主要汽车制造商继续评估燃料电池驱动汽车的应用前景，许多工作都是由加利福尼亚燃料电池合作商提供赞助。在美国、日本和欧洲的这一领域，正在进行首批固定式动力装置样机的评估。美国海军的电动舰船项目继续评估采用Dieso 76作为氢源的熔融碳酸盐和质子交换膜燃料电池系统。HDW公司的燃料电池驱动潜艇项目继续向前发展，该项目以第一艘潜艇和1个增加的订货清单命名。但是，关键技术难题仍制约燃料电池系统的普及。燃料电池系统造价仍旧很高，氢的来源及利用率一直是该技术主要挑战性与竞争性难题，有待进一步改进。详细介绍了燃料电池防卫应用方面的进展，讨论了商业化燃料电池在未来防卫应用方面的研制成果。     

燃料电池技术及其在潜艇动力方面的应用前景

各类燃料电池的技术特点和开发水平各有不同，包括早期航天用的氢氧碱性燃料电池和后来用于发电站的磷酸燃料电池，而将质子交换膜燃料电池用于电动汽车，近期有了突飞猛进的发展，潜艇AIP系统也将目光瞄准了燃料电池，德国U212／214和俄罗斯“阿穆尔”级潜艇都已开发使用了燃料电池AIP系统。     

考虑氯化钠中毒影响的PEMFC电化学性能仿真

氯化钠中毒对质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell ,PEMFC)电化学性能有重要影响。通过量纲分析方法修正电化学模型并利用COMSOL Multiphysics平台量化分析氯化钠浓度对质子交换膜燃料电池性能影响，最后验证了修正电化学模型的准确性。结果表明：随着阴极空气中氯化钠浓度增大，电池电化学性能降低。低电流密度时，氯化钠浓度变化对质子交换膜燃料电池极化曲线、功率密度曲线几乎无影响；中、高电流密度时，电池输出电压、最大输出功率随氯化钠浓度增加而降低。当氯化钠浓度达到 8×10^-5mg·cm^-3，膜最大、最小电流密度分别下降30.83%、25.23%，最大输出功率密度下降50.00%。 关键词：质子交换膜燃料电池；氯化钠中毒；电池性能；数值仿真     

德国的潜艇燃料电池

全面介绍德国研制潜艇燃料的情况，包括潜艇燃料电池研制的经历，燃料电池潜艇的方案，第一艘战斗潜艇改装的燃料电池试验潜艇配置情况，质子交换膜燃料电池研制情况和水平，用质子交换膜的氢氧燃料电池系统的２０９型潜艇改装方案和未来的２１２型潜艇配置情况，对潜艇燃料电池今后发展的设想，以及值得我们借鉴之外。     

质子交换膜燃料电池密封材料研究概述

相较于膜电极和双极板而言,密封材料是当前质子交换膜燃料电池研究领域被忽视被研究的对象。密封材料虽不参与电池电化学反应,但也是决定电池关键因素之一,其性能好坏直接影响电池发电效率和使用寿命。本文主要介绍了PEMFC密封材料的种类和技术指标要求,并综述了密封材料国内外研究现状。     

质子交换膜燃料电池接触电阻研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)接触电阻问题是制约其商业化发展的一个重要因素。影响接触电阻的因素可归纳为电池材料、组装参数、工作参数和其他因素。本文主要介绍了PEMFC的接触电阻及其影响因素,并综述了降低接触电阻的方法。     

质子交换膜燃料电池动态响应特性的研究影响

本文针对质子交换膜燃料电池（PEMFC）动态响应特性做了一系列研究实验,结果证明,PEMFC动态响应与电池负载类型、负载的加载方式有密切联系,同样的阶跃电流下,PEMFC加载纯阻性负载比加载纯感性负载响应时间更短,低调更低。同样的操作条件下,相对固定电流取电,固定电压的取电方式不会带来低调电压。     

聚苯并眯唑在高温PEMFC中的应用研究进展

本文从磷酸掺杂聚苯并咪唑质子交换膜的制备、不同结构磷酸掺杂聚苯并咪唑质子交换膜的性能研究等方面进行展开论述,对改善磷酸掺杂膜性能的方法进行了讨论,综述了聚苯并咪唑在高温PEMFC中应用的最新研究进展。     

自主水下航行器燃料电池技术研究进展

自主水下航行器作为一种无人自主平台,在海洋科学调查、海洋油气工业和国防军事领域发挥着越来越显著的作用。质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为一种可以替代锂电池的潜在能源形式,将显著提升自主水下航行器的航程和工作时间。将PEMFC集成在自主水下航行器上不仅面临水下密闭空间持续稳定运行的挑战,同时涉及到集成平台带来的额外设计约束。本文综述近十年应用于自主水下航行器上的质子交换膜燃料电池研究进展,主要围绕自主水下航行器集成平台对燃料电池带来的设计约束、反应物的储存方案和评价指标体系、系统原型开发和试验测试。反应物的储存方案一直是研究的热点,在系统原型开发和测试上的研究进展有限。     

质子交换膜燃料电池在军事上的应用

质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有高能量转换效率、低温快速启动、低热辐射和低排放、运行噪声低和适应不同功率要求,能很好应用在军事设备上.国外对PEMFC用于陆地军事设备研究主要有三个方向:单兵作战动力电源(＜100 W)、移动电站(100 W-500 W)和军车动力驱动电源(500 W-10 kW);海军军事设备上应用分为海面舰艇辅助动力源、水下无人驾驶机器人电源和潜艇的驱动电源;空中军事应用主要用于无人驾驶飞机.最后认为随着PEMFC技术发展完善能广泛用于军事系统或装备.     

质子交换膜燃料电池铂基催化剂技术发展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是未来氢能时代重要的发电方式,铂基催化剂技术是商业生产质子交换膜燃料电池的核心.本文阐述了铂基催化剂的衰减机制,主要从碳载体处理和铂合金化两个方面对催化性能的影响进行简要论述,为后续对催化剂的开发提供更好的理论指导.     

船舶燃料电池与蓄电池混合系统的输出性能

文章建立了质子交换膜燃料电池(PEMFC)和蓄电池混合发电系统的简化电路模型,针对船舶设备的脉动输出特性,理论地分析了混合发电系统的输出性能。分析结果表明：PEMFC与蓄电池组成的混合发电系统的输出峰值功率得到了一定程度的提高；且提高的倍数与脉动负载的占空比、脉动负载的频率、燃料电池的等效内阻、蓄电池的等效内阻有着密切的联系。     

AIP潜艇燃料电池供氢新技术--硼氢化钠水解制氢

氢源是目前移动式燃料电池技术研究和应用的瓶颈之一。本文介绍了AIP潜艇动力对燃料电池供氢技术的特殊要求和世界各国艇用氢源的研究进展,阐述了硼氢化钠水解制氢技术的工作原理和在潜艇环境下应用该供氢技术的优点,并在深入调研该技术的研究进展基础上,提出了将该制氢技术应用于我国AIP潜艇的设想。     

PEMFC带开关型负载的Boost电路稳定性分析

针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)和开关型负载的电路特性,分析了PEMFC经直流升压斩波(Boost)电路带开关型负载的电路系统的稳定性。通过使用PEMFC一阶RL等效电路模型和电感电流连续模式(CCM)下Boost电路的大信号平均模型,讨论了系统不稳定的原因,应用Matlab/Simulink针对不同开关型负载对Boost电路输出占空比的影响进行仿真,结果验证了分析的合理性。     

利用金属氢化物贮存器的潜艇AIP技术

本文简要地论述了潜艇不依赖空气推进（ＡＩＰ）技术的发展历史，对各种舰用系统的优缺点进行了粗略的对比。现代柴电型潜艇既要具备长时间低速潜航的能力，还要能够在必要的时候做短时间高速航行。为此，在潜艇上采用以氧和氢作燃料的ＡＩＰ往复式内燃机作为动力装置，其优越性便表现出来了。利用金属氢化物贮存潜艇上所用的氢气，方法简单，结构紧凑，可靠性高，是目前最为理想的贮氢方法。     

潜艇AIP作战使用需求分析

潜艇的作战效能与保持潜航和不被探测的能力紧密相关，为了提高隐蔽性，增加水下续航力，研究了一种不依赖空气的推进系统（AIP）。它包括闭式循环柴油机、燃料电池、低功率核反应堆和斯特林发动机等。潜艇第一代混合动力装置一般采用在原型潜艇上添加一个容纳整套AIP系统的加舱来实现。本文从潜艇作战需求出发，对常规潜艇的AIP系统提出了作战使用要求，并对配装于其加舱中的各型电池组数进行了定量分析。