燃料电池混合动力列车的研究现状与发展趋势

作为一种高效、环保、节能的新型列车,燃料电池混合动力列车是一种潜力巨大的新型轨道交通工具,将极大地促进轨道交通系统的重大改革与发展．介绍了混合动力列车的研究现状及发展趋势,分析和探讨了燃料电池技术、混合动力系统、能源管理控制系统、电能存储设备以及高压氢安全措施等燃料电池混合动力列车的关键技术,指出了需要重点研究的问题．     

船舶氢燃料储存技术分析

在应对全球气候变化的大背景下,船舶业资源消耗巨大、环境污染严重的情况.绿色无污染的氢能在船舶动力装置中的应用是大势所趋,而作为船舶氢能运用的关键环节,船用储氢技术仍然处于研究探索阶段,选择合理的储氢方案能使船舶达到节能高效的动力输出,从而达到船舶节能减排的目的.本文对比了船舶氢燃料储存的现状,针对当前主流的储氢方式进行比较,分析了不同船舶氢燃料储存技术的优缺点,提出能对储氢方式起改进作用的方法,并对未来船舶氢燃料储存进行了展望,认为固态储氢方式将具有很好的船舶运用前景.     

质子交换膜燃料电池的研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种高效节能、工作稳定、环境友好的理想发电装置。质子交换膜是PEMFC的核心组成，是一种选择透过性膜，主要起传导质子、分割氧化剂与还原剂的作用。PEMFC用电催化剂主要为铂系电催化剂，为降低成本，提高铂的利用率和开发非铂系催化剂是今后催化剂研究的主要方向之一。文中对PEMFC电极的制备技术和电池的水管理、热管理方法等作了简要介绍。     

燃料电池船舶舱内氢气泄漏扩散的数值模拟

利用FLUENT软件研究了不同条件下氢气在燃料电池船舶舱内的泄漏扩散规律和分布情况; 基于瞬态气体泄漏扩散模型，运用数值模拟方法，建立了船舶舱内氢气泄漏扩散的数值模型，结合影响氢气泄漏扩散的不同因素，对比分析了泄漏位置、泄漏孔径和通风条件等因素对船舶舱内氢气泄漏扩散的影响，得到了不同条件下氢气在船舶舱内的扩散规律和分布情况。分析结果表明:船舶舱内氢气泄漏扩散过程包括初始喷射、浮力上升和湍流扩散; 燃料电池舱的顶部角落和每排燃料电池发电系统之间的上部是氢气探测报警器的最佳安装位置，不同泄漏条件下氢气均在舱室顶部出现较多积聚; 不同位置和不同孔径泄漏孔的危险性在泄漏初期存在差异，但随着泄漏的持续进行，风险演变规律相近，约60 s后泄漏点附近氢气浓度均接近100%;在燃料电池舱设置防爆型排风机，采用强制抽风措施加快氢气的外排，可以显著减少氢气向其他舱室的扩散，当抽风速度为1 m·s-1时，氢气从燃料电池舱室排放到船舶舷外区域，没有氢气进入控制舱和乘客舱，可有效保障控制舱和乘客舱的安全; 强制送风会加速氢气向船艉舱、控制舱和乘客舱的扩散，增大氢气的扩散范围，加剧了氢气泄漏的危险性。      

质子交换膜燃料电池的效率分析

质子交换膜燃料电池(PEMFC)的效率受燃料电池设计和操作条件等多种因素的影响.文中建立了能够计算PEMFC效率的单电池稳态模型,模型预测的极化曲线与实验结果吻合良好.利用该模型研究了电池工作温度和工作压力对电池效率的影响.计算结果表明,在电池工作温度范围内,提高电池工作温度,有利于提高电池效率,高电流密度电池效率增幅要大;提高阴极和阳极工作压力均有利于电池效率提高,但阴极的工作压力增加对提高电池效率作用明显.     

探索能源危机下汽车产业的发展

柴油机、混合动力、燃料电池代表了汽车动力推进系统近期、中期和远期的解决方案。短期内混合动力和燃料电池由于技术复杂等原因，导致价格过于昂贵，因此现阶段最具商业推广价值的应该是柴油化：而混合动力是向燃料电池过渡的中期方案；燃料电池则可以理解为终极方案。     

电-氢孤岛直流微电网的分层能量管理

为了实现电-氢混合储能微电网的控制与运行，提出一种该类孤岛直流微电网的全天候能量管理方法，在满足负载需求功率、控制母线电压的基础上，将微网多余电能向化学能及氢能转化，且将储存的能量通过燃料电池及蓄电池适时运用于微网功率缺额的情况；通过对各电源、负载设备DC/DC变换器控制以及管理层的协调控制，实现了该系统的能量管理；基于MATLAB/Simulink软件平台，验证了该文能量管理方法的有效性. 研究结果表明:电-氢微电网在运行过程中母线电压波动幅度小于0.33%，远小于5.00%的运行要求；锂电池等效荷电状态及储氢罐等效荷电状态初末值变化幅度分别为4.0%和0.2%，储能系统运行稳定；该能量管理方法能够在保持电-氢系统稳定运行的前提下，无需外界提供额外能量即可确保该系统的全天候正常运行.      

把中国新能源客车做到国外去——海格客车实现我国氢燃料客车出口零的突破

2010年6月17日,由苏州金龙与清华大学联合研发的海格牌氢燃料电池城市客车首次出口新加坡发车仪式在苏州举行,这是我国首次实现氢燃料电池客车的出口,意义十分重大。此次出口新加坡的海格氢燃料电池城市客车将作为2010年8月在新加坡举办的首届青年奥运会的官方新能源示范服务车辆。该车的出口标志着我国具有完全自主知识产权的高科技节能环保客车开始迈向国际舞台,从建设绿色节能减排的公共交通到向世界输出绿色节能的汽车产品,我国燃料电池汽车产业发展步入了一个全新发展阶段。     

济南市氢燃料电池公交车示范运行项目的实施与效益

济南市氢燃料电池公交车示范运行项目推广应用60辆10.5m氢燃料电池公交车,2020年,示范运行里程111.7万km,累计运送乘客151.2万人次.该项目打通串联起济南市氢能产业链上下游,是以济南为牵头城市申报燃料电池汽车示范城市群的重要基石,为山东省氢能相关产业注入了活力,示范项目带动以济南市为龙头的山东省氢能城市集群向产值过千亿元迈进.     

燃料电池技术在船舶上的应用

简要介绍了燃料电池作为船舶电力推进系统原动力的国内外研究现状,分析了燃料电池动力系统的基本结构及组成,展望了燃料电池系统的发展趋势与应前景.     

HEV面临的挑战与机遇

对空气污染、燃油枯竭、能源安全及气候变化的关注给内燃机驱动的汽车带来了很多替代品,例如LPG/CPG发动机汽车、蒸汽汽车、涡轮增压汽油机汽车、电动汽车、混合动力汽车及氢燃料电池汽车。其中混合动力汽车在近10年间广受关注且进展迅猛。它能否在与其它类型汽车的长期竞争中保持生命力还是个未知数。在回顾了HEV的发展历史及其优越性的基础上,探讨了HEV面临的挑战与机遇。     

面对能源短缺与环保需求的可持续交通策略

在汽车需求日益增长、国际油价持续上涨、市区交通拥堵日益加剧,以及城市空气污染越来越严重的今天,正是改变土地利用观念与发展绿色交通的最好时机。首先指出目前全球面对能源短缺、环境恶化的种种问题,指出当前以石油为主的交通运输系统是不可持续的。要解决这些问题,并实现可持续发展,首先,必须降低油耗并寻求新的替代能源,开发电动汽车和氢燃料汽车为清洁、可持续的替代能源提供了出路。其次,要大力发展绿色交通,以减少二氧化碳的排放,并且辅之以交通需求管理等手段。最后指出,只有将城市规划、土地利用与公共交通系统紧紧相结合,促进以公共交通为导向的发展,才能够适应可持续发展的目标。     

LNG燃料船舶的机遇和挑战

MARPOL公约附则VI修订案的实施对船舶大气排放提出了进一步的要求,燃油作为船舶燃料难以满足这一要求。液态天然气作为船舶燃料没有SOx排放,NOx排放显著降低,既能满足新的要求,又能保持良好的性价比,开发使用LNG作为船舶燃料前景广阔。本文从法规公约的变化、发动机技术的发展、船舶燃料储存供应技术的开发,以及LNG燃料船舶的安全认证等方面介绍了船舶使用LNG燃料所面临的机遇和挑战。     

碳中和目标下氢能源在我国运输业中的发展路径

氢能是未来能源系统清洁转型的重要二次能源。本文首先调研分析了美国、欧盟、日本既 有的氢能研发总体战略及其实施情况;结合氢能源的优势和未来全球碳减排的任务,分析了氢能 关键技术研发、产业化发展、交通运输行业推广应用情况;从技术角度比较了美国、欧盟、日本的 氢能技术推广策略,指出我国氢能研发技术的国际差距。结合实际统计数据,分析了我国铁路、 公路、水运和民航等运输方式的碳排放水平。在氢能既有特性参数基础上,测算了氢能在道路、铁 路等不同领域应用的碳减排效果。结果发现：氢能替代公路货运10%,可减碳7000万t;1000万t 氢用于替代道路货运可获得近1亿t的碳减排量。本文研究提出了氢能研发与应用策略,建立可 再生能源与氢能综合互补调节机制,如近期利用西部地区可再生发电的弃电降低电解水制氢成 本,利用灰氢替代燃油,中远期推广扩大氢燃料电池市场等。本文还研究了交通运输业适合氢能 发展的重点领域,分析表明：2060年氢能在道路交通中的应用如能达到4000万t,可望实现交通运 输业减碳约4亿t。本文结合我国国情提出了碳中和目标下将氢能技术与产品推广到大功率、长 距离以及冬季低温地区客货运输领域,与既有电动汽车发展战略一道打造绿色交通体系的对策 与建议。     

点火提前角对CNG发动机燃氢怠速性能的影响

为了研究点火提前角θi对CNG发动机燃氢怠速性能的影响,在一台天然气发动机上进行了燃氢怠速性能试验.固定转速800 r/min,过量空气系数λ=2,θi从上止点前20℃A到0°CA变化.结果表明:随着θi减小,火焰发展期减小而快速燃烧期增加.当θi＞16°CA,大部分燃料在上止点前燃烧,负功增加,指示热效率低;θi=1...     

基于生长曲线函数的货车运营环节碳达峰研究

货车是我国大气环境污染的重要来源之一，也是影响我国碳达峰总体目标实现的重要因 素。本文从货车运营环节入手，在运用生长曲线函数对货车保有量进行预测的基础上，对不同类 型货车的保有量和单车碳排放变化进行研究，并从货车节能技术发展、新能源货车推广和应用进 程两方面入手，分3种情景对货车运营环节中产生的碳排放总量趋势进行预判，推演货车运营环 节的碳达峰时间。研究结果表明，只有同时加快货车节能技术发展以及新能源货车推广和应用 进程，货车运营环节中产生的碳排放总量规模才能得到有效抑制并逐渐减少。若到 2030 年货 车单车燃料消耗水平较 2019 年降低 20%以上，新能源货车在货车整体保有量中的占比达到 20%，到 2060 年货车单车燃料消耗水平较 2019 年降低 50%，新能源货车占比达到 50%，则货车 运营环节碳达峰时间将缩短至2030年左右实现，2030年后货车运营环节产生的碳排放总量规 模将逐渐减少。     

城市最具潜力的公共空间再开发--世界典型街道设计手册综述

在过去一个世纪里,街道设计主要以机动车为主导,标准化的技术主义街道设计范式占据着主导地位。现在,全球的城市规划师和政策制定者正在扩大他们对街道的认识,对街道的定义从机动性转向宜居性。一股推出“街道设计手册”的热潮随之出现,街道设计的内涵与使用方式被重新定义。通过分析街道为什么是城市最具潜力的公共空间,总结世界街道设计的发展历程。基于地区发展特色,选取5个代表性的街道设计手册,从中提炼出街道设计的“需求金字塔”,总结其中涵盖的主要内容、设计原则、成功元素和面临的挑战,并对街道设计的未来进行展望。     

高速公路养护施工安全管理探析

针对超限和超载车辆对高速公路造成严重破坏以及给高速公路养护带来全新挑战的现状,提出对高速公路养护施工应予以重视,同时分析了制约高速公路养护施工的安全因素,并对养护施工安全管理方法和措施进行了探讨。     

Research on hydrogen environment fatigue test system and correlative fatigue test of hydrogen storage vessel

A 70 MPa hydrogen environment fatigue test system has been designed and applied in the manufacture of a hydrogen storage vessel. Key equipment is the 80 MPa flat steel ribbon wound high pressure hydrogen storage vessel. A reasonable stress distribution has been realized, that is low stress in the liner of the pressure vessel and even stress in the flat ribbon layers. This optimal stress distribution is achieved through the adjustment of the prestress in flat steel ribbons. A control system for the fatigue test system has also been designed. It consists of a double control model, i.e. manual control and automatic control, to satisfy different experimental requirements. The system is the unique one that can be used in the real hydrogen environmental fatigue test system in China. An experiment for the 70 MPa onboard composite material hydrogen vessel has been carried out on the system. The experimental result from this test is in close agreement with the practical operating conditions.