36kW金属双极板PEMFC性能特性研究

实验研究了上海空间电源研究所36kW金属板质子交换膜燃料电堆,在不同操作条件下的性能特性。结果表明工作温度增大有助于提高电堆性能,电堆最佳工作温度在75℃左右;空气增湿比氢气增湿对电堆的性能影响大,性能提高更明显;增大气体压力有利与提高气体反应效率,增大电堆输出功率;空气和氢气计量比对燃料电堆堆性能的影响较大,额定功率条件下,空气计量比为2.5,氢气计量比为1.2,电堆性能较好。本文实验对大功率金属板质子交换膜燃料电堆的系统参数优化有重要的参考意义。     

直接内重整型固体氧化物燃料电池建模与仿真

基于MATLAB/SIMULINK软件,本文建立了直接内重整型固体氧化物燃料电池的性能仿真模型,综合考虑重整反应和电化学反应的耦合作用,讨论了不同温度、压力、水碳比、CH_4流量、空气组分下,放电电流对燃料电池电堆性能的影响。结果发现,设计点工况下,电堆的发电效率高达50%,适当提高运行温度和压力,减小空气和CH_4的流量,减小氮氧比,可以提高输出电压、功率和效率,使电堆的性能进一步提高,为固体氧化物燃料电池发电系统在常规动力潜艇上的应用提供理论支撑。     

西门子SINAVY燃料电池

<正>燃料电池可以从氢和氧中直接产生电能,和传统的燃烧发电方式相比,它效率更高且没有污染性物质的排放。它的运行没有噪音。质子交换膜燃料电池有下列优点:——快速开关能力——电压等级低,使用寿命长——工作温度低(80℃)——无需腐蚀性电解液和传统的AIP(不依赖空气推进)系统相比,西门子的     

PEM燃料电池组动态单电压的稳定性分析

在动态工况下,PEM燃料电池单电压的稳定性是燃料电池动力系统持续稳定运行的保障,而质子交换膜的水合状态、阴极和阳极的排水状态、氢氧燃料传质效应都会显著影响单电压的稳定性。本文基于PEM燃料电池组动态工况试验,引入相对平均电压、相对差异度等指标以分析各燃料电池组单电压的稳定性,探究燃料电池组各电堆单元单电压随工况的变化规律及影响因素,以评价燃料电池电堆性能,指导系统控制策略的制定。     

德燃料电池研究获新进展

德国尤利希研究中心的科学家在燃料电池研究方面又取得了新的进展。他们研制的小体积燃料电池组由40个单个20×20cm的电池组成,在平均温度为850℃的情况下，以氢为燃烧气体时发电功率达到了9.2kW；采用甲烷作燃烧气体时，功率为5.4kW，创造了新的世界纪录。燃料电池是将化学能直接转换成电能的装置。一般来说，采用固体电解质（固氧燃料电池）的高温燃料电池主要建在发电厂或建筑物内作为固定电源和供热源。固氧燃料电池的优点是发电效率高、环保。尤利希的科学家在研究中采用了平面电池和薄层电解质。目前，固氧燃料电池还没有批量生产，…     

常压燃料电池系统膜增湿器与焓轮增湿器性能比较

为比较用于大功率燃料电池系统的膜增湿器和焓轮增湿器性能,基于一维扩散方程建立了膜增湿器性能分析模型,基于表面扩散方程建立了焓轮增湿器性能分析模型,模拟了各操作参数对二者性能的影响,模拟结果与实验数据符合良好。分析表明,低空气流量、高进气温度和高转轮转速有利于提高焓轮增湿器表面扩散系数,膜增湿器内水含量梯度随空气流量增加而减小并在进气温度约40℃时达到最小值;焓轮增湿器动态响应能力优于膜增湿器。     

船用动力氢燃料电池扩散层孔隙率的仿真研究

气体扩散层(GDL)是氢燃料电池的重要组成部件,气体扩散层孔隙率的大小对氢燃料电池性能有着重要的影响。文章利用多物理场直接耦合分析软件COMSOL Multiphysics建立了一个简化的三维单流道单电池模型。在保证其他结构参数及操作条件不变的前提下,分别考虑了6种不同气体扩散层孔隙率(0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6)的情况,并对模型进行了求解,得到电池的极化曲线和组分浓度的三维分布。结果表明,随着气体扩散层孔隙率的增大,电池的内部传质性能及阴极的排水性能均有所改善,但孔隙率并非越大越好,就电池的整体性能而言,孔隙率存在一个最优值。     

燃料电池-燃气轮机联合发电系统中燃料电池匹配性评估及研究

燃气轮机/燃料电池(SOFC-GT)联合发电系统具有高效、环境友好、发电成本较低等优点,可作为舰船综合电力系统的动力源。联合发电系统主要由燃气轮机和燃料电池两大部分组成,两者能够良好的匹配才能发挥出联合发电系统的优势。本文主要研究在给定的设计参数的条件下,运用模糊综合评判的方法,构建单因素评价矩阵,进行二级综合评判,判断SOFC-GT联合发电系统中SOFC的匹配性问题,评判结果为良好。     

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。     

钒系储氢合金充放氢性能及其数据拟合研究

本文对氢燃料电池用钒基固溶体合金的充放氢性能及其吸附热力学、等温线及等温模型进行研究。采用P-C-T测试仪对钒系储氢合金进行活化并测试其充放氢性能,验证压力和温度对钒系储氢合金充放氢性能的影响,并在实验的基础上对其充放氢过程中所涉及到的吸脱附等温模型、热力学模型进行探讨。研究结果表明:钒系储氢合金在673 K、4 MPa的条件下可实现完全的活化,属于易活化类型储氢合金。在吸附反应第一阶段的吸附等温线拟合结果表明,从相关系数来看,钒系储氢合金的吸氢类型更接近Freundlich模型,热力学研究结果表明,钒系储氢合金的放氢过程为吸热反应。     

船舶SOFC燃料电池与汽轮机联合动力装置能效分析(英文)

Strong restrictions on emissions from marine power plants(particularly SOx,NOx)will probably be adopted in the near future.In this paper,a combined solid oxide fuel cell(SOFC)and steam turbine fuelled by natural gas is proposed as an attractive option to limit the environmental impact of the marine sector.The analyzed variant of the combined cycle includes a SOFC operated with natural gas fuel and a steam turbine with a single-pressure waste heat boiler.The calculations were performed for two types of tubular and planar SOFCs,each with an output power of 18 MW.This paper includes a detailed energy analysis of the combined system.Mass and energy balances are performed not only for the whole plant but also for each component in order to evaluate the thermal efficiency of the combined cycle.In addition,the effects of using natural gas as a fuel on the fuel cell voltage and performance are investigated.It has been found that a high overall efficiency approaching 60%may be achieved with an optimum configuration using the SOFC system.The hybrid system would also reduce emissions,fuel consumption,and improve the total system efficiency.     

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     

舰船燃料电池动力系统研究现状

燃料电池系统具有高效率、低噪声、低电磁信号等显著优点,是未来舰船动力源的最有力竞争者之一。阴极进排气系统、阳极进排气系统、燃料电池堆、水热管理系统以及系统总体优化技术都有尚待解决的难点;贮氢固体的低温释氢技术、重整制氢过程中的高效除硫技术、高温质子交换膜的制取将是实现燃料电池系统广泛应用的关键。     

基于HYSYS的B型LNG燃料舱BOG压缩供给系统

以一艘B型液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)燃料舱舱容为30000 m3的发电船为目标船,对其3种蒸发气(Boiled Off Gas,BOG)压缩供给系统进行模拟计算分析。采用HYSYS软件建立BOG压缩供给系统模型,通过实际气体状态方程计算BOG物性值,分别对该系统进行BOG温度、压力和流量单变量变化等方面的热力性能分析。结果表明当压缩机进口处选用高压力和低温度BOG时,能有效降低其功耗;常温BOG单级压缩机出口温度高于150℃,压缩机的选型受到限制;当常温BOG两级压缩机进口温度不超过2℃时,其出口温度不超过150℃;控制第二级压缩机进口温度可免设BOG冷却器,节约成本。     

中压直流综合电力系统燃油经济性调度策略

由于研究对象、运行要求和调控手段存在差异,陆用电力系统和传统船用电力系统的燃油经济性策略无法直接应用到中压直流综合电力系统中。针对中压直流综合电力系统的能量优化调控需求,建立综合电力系统燃油经济性调度模型,提出基于分层优化方法的系统燃油经济性调度优化算法,实现对整流发电机组出力的优化。同时,提出适用于中压直流综合电力系统燃油经济性优化调度的方法,实现对发电机出力的优化调度,并通过仿真试验验证该方法的有效性。     

中压直流综合电力系统燃油经济性调度策略研究

由于研究对象、运行要求及调控手段的差异，陆用电力系统与传统船用电力系统的燃油经济性策略无法直接应用于中压直流综合电力系统。针对中压直流综合电力系统能量优化调控需求，建立了综合电力系统燃油经济性调度模型，提出了基于分层优化方法的系统燃油经济性调度优化算法，实现了对整流发电机组出力的优化，同时提出了适用于中压直流综合电力系统燃油经济性优化调度实现方法，实现了发电机出力的优化调度，并通过仿真试验验证了所提出方法的有效性。     

大型商船燃蒸柴联合循环动力系统设计与分析

以17万m^3液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)运输船为母型船,选取LM2500燃气轮机为主动力装置,联合蒸汽轮机和2台W?rtsil?12V34DF双燃料柴油机,设计出一套燃-蒸-柴联合循环动力系统。利用Aspen HYSYS软件模拟系统流程,经模拟与分析计算,该系统的设计方案合理可行,并得出燃气轮机负荷下的燃气轮机发电效率及其输出效率、燃蒸联合发电效率及其系统输出效率,各系统参数随燃气轮机负荷的增大呈现不同幅度的增大。将该系统的系统输出效率与柴油机的动力系统输出效率进行对比分析,结果表明:在理想工况下,两种系统的系统输出效率相当;在定速工况下,该系统的系统输出效率与柴油机的系统输出效率相比略低,而燃气轮机的NOx、SOx排放量较小,满足新公约要求。因此,该系统有很好的船舶实际应用价值。     

燃料电池船舶复合供能系统控制策略设计与仿真

针对燃料电池船舶复合供能系统中的燃料电池功率波动问题和储能单元电池荷电状态（State of Charge,SOC）极端分化问题,依据系统拓扑结构,提出基于负载功率频率分解与模糊逻辑控制法相结合的复合供能系统控制策略设计。采用实例仿真验证该设计的优势。结果表明,该设计可有效保持燃料电池输出功率平滑,对储能单元SOC具有良好的均衡控制效果。     

燃料电池系统膜增湿器传热传质性能研究

对大功率常压燃料电池系统膜增湿器的传热传质性能进行实验研究,确定了影响膜增湿器性能的主要因素,建立膜增湿器传热传质数学模型,仿真研究了这些因素对膜增湿器性能的影响机制.研究表明,降低增湿器操作压力,增大空气流量,提高进气温度有利于提高扩散系数;减小空气流量和降低干空气进口温度有利于降低膜内水含量梯度.