质子交换膜燃料电池性能热管理研究概述

正质子交换膜燃料电池的性能对温度非常敏感,温度能够直接影响燃料电池内部水成分的运输,同时也会影响质子交换膜气体的渗透性;另外温度还将对催化剂的活性、燃料气体的扩散及"水淹"现象产生显著影响,对燃料电池温度管理的研究能够有益于提升质子交换膜燃料电池性能的提升。     

质子交换膜燃料电池车用怠速特性仿真研究

车用燃料电池在怠速工况下的运行性能是制约其商业化的技术挑战之一。运用基于商用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件Fluent及其质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)模块,建立了PEMFC三维稳态数学模型并进行了车用怠速工况下的仿真研究。应用正交试验法,研究了燃料电池怠速性能的操作参数影响因素。在Fluent软件环境下分析了怠速工况和额定工况下燃料电池的内部流场,并分析了异同。实现对于燃料电池在怠速工况下运行性能的优化。     

质子交换膜燃料电池流场强化传质研究进展

质子交换膜燃料电池作为车载新型动力源具有广阔的应用前景而备受关注。流场板是燃料电池的核心部件之一,起分配反应气体、移除水分与杂质和传导电子等作用。目前对质子交换膜燃料电池流场方面的研究,大多针对常规流道进行了尺寸和流场布置方式的优化,部分研究在流道内部添加不同形式的堵块以增强气体传质,或将多孔介质材料应用于流场板,或设计新型的三维网格流场结构,通过此类方式来优化燃料电池的水热管理,强化传质效果以提高燃料电池的性能。本文中对这些研究进行归纳总结,并得出若干结论。     

质子交换膜燃料电池低电密运行参数的优选分析

通过对质子交换膜燃料电池低电密运行的正交试验研究,分析了过量空气系数、冷却水入口温度、阴极入口处的相对湿度以及阴极入口压力这4个运行参数对质子交换膜燃料电池性能的影响。     

质子交换膜燃料电池核心组件分析

膜电极和双极板是影响质子交换膜燃料电池性能的关键组件,也是质子交换膜燃料电池实现商业化的必要条件。文章对质子交换膜燃料电池的工作原理、结构进行了分析,重点对质子交换膜燃料电池的膜电极、双极板等几大关键部件进行了讨论。     

质子交换膜燃料电池核心部件分析

对质子交换膜燃料电池工作原理、结构进行分析,重点对质子交换膜燃料电池的双极板、质子交换膜、电催化剂、膜电极关键部件进行分析研究,质子交换膜燃料电池生产成本高是影响商业化普及的重要原因,未来随着质子交换膜燃料电池技术的进步,生产成本将大幅度降低,有望在汽车产业得到广泛应用。     

燃料电池在中国的发展及其在电动车辆上的应用

综述了燃料电池在中国的发展现状。指出可以用于电动车辆动力源的燃料电池种类,包括碱性燃料电池、磷酸燃料电池、固体氧化物燃料电池和质子交换膜燃料电池,中国近年来燃料电池发动机的研发则主要集中在质子交换膜燃料电池上。质子交换膜燃料电池在汽车上的规模应用有助于降低燃料消耗,减少大气污染。燃料电池技术应用于电动车辆的过程中还需要解决一系列问题,这些问题涉及燃料的制备、储存和分配以及燃料电池发动机的小型化、燃料电池汽车整车的重新设计、成本的降低等。笔者对这些问题进行了初步的分析。     

基于低温启动特性的PEMFC水热性能仿真与分析

为在控制燃料电池生成水量时,最大限度提升其发热功率及冷启动成功率,建立了质子交换膜燃料电池3D仿真模型,并引入水伴热值概念,对不同输出电压、阴极计量比下的电池内部热源发热功率占比、阴极催化层发热功率密度分布情况进行了计算。结果表明:当电压从0.6 V降低至0.1 V时,相同产水速率下,总发热功率可提升约1倍;在特定输出电压下,阴极计量比的变化对水伴热值基本不会造成影响。     

空冷质子交换膜燃料电池性能优化研究综述*

首先介绍了空冷质子交换膜燃料电池的结构、工作原理及特点,然后对目前国内外空冷质子交换膜燃料电池性能优化的相关研究进行综述分析,重点梳理了膜电极组件优化、电堆结构优化和控制技术等方面的研究进展,最后根据综述分析总结得到空冷质子交换膜燃料电池性能优化技术的发展方向。     

车用质子交换膜燃料电池水分布分析

对车用质子交换膜燃料电池进行水管理能够提高电池的性能,对于氢燃料电池车的推广具有重要意义。了解质子交换膜燃料电池中水浓度分布的规律是对电池进行水管理的基础,文章对电池工作温度及放电电压对水浓度分布的影响进行了探究,首先依托COMSOL Multiphysics搭建直流道质子交换膜燃料电池单体模型;其次分别改变单体电池模型的工作温度以及放电电压,对模型进行仿真计算,得到不同电池工作温度及放电电压下电池中水分布的规律。结果表明,随着温度的升高,质子交换膜表面的含水量下降;放电电压升高时,质子交换膜表面的水含量大幅下降。在实际应用中,应在适宜范围内尽量提高电池的工作温度,综合考虑电池性能问题,采用较低的工作电压,这有利于保持电池内部的水平衡。     

车用质子交换膜燃料电池堆阴极进气系统模拟及优化

车用质子交换膜燃料电池堆进气系统的布置对其性能有着重要的影响。将实际燃料电池阴极进气系统进行简化,采用Fluent软件对不同的阴极进气形式进行模拟分析。结果表明,采用两头双进口进气的布置方案或者高压系统可以使得电堆内的不均匀性得到显著改善,但采用高压系统会导致电堆效率下降。     

汽车用质子交换膜燃料电池性能实验研究

对可用于汽车动力源的氢氧质子交换膜燃料电池的性能进行了实验研究，通过测定电压－电流密度曲线等方法研究了质子交换膜燃料电池的性能特点以及电池温度对电池性能的影响，对汽车启动阶段质子交换膜燃料电池的压力特性进行了实验研究。     

车用燃料电池发动机模型搭建及仿真研究

利用AMESim搭建质子交换膜燃料电池(PEMFC)发动机单电池和电堆瞬态仿真模型,同时利用某80 kW质子交换膜燃料电池电堆试验数据验证了该仿真模型的正确性,为燃料电池的仿真及预测分析提供了一种新的工具.通过此模型研究了燃料电池电堆的运行参数如气体压力、温度等对电堆性能的影响,同时也预测了阳极侧杂质气体含量对电堆性能的影响.     

质子交换膜燃料电池催化剂研究进展

降低催化剂成本、提高催化剂性能是燃料电池汽车实现商业化的前提。本文结合质子交换膜燃料电池关键材料催化剂的现状,主要从铂基催化剂、其他贵金属催化剂和非铂基催化剂对质子交换膜燃料电池催化剂研究进展和热点进行分析及展望。     

质子交换膜燃料电池阳极尾排控制综述

质子交换膜燃料电池具有发电效率高、环境污染少等优点,具有广阔的应用前景。但在运行中,氮气和水会透过质子交换膜扩散到阳极,若长时间不排出后会导致电堆性能下降,若频繁排出则会降低氢气利用率。本文针对在燃料电池应用中的尾排控制策略进行了归纳和综述。     

车用质子交换膜燃料电池启停工况研究进展

使用寿命是限制质子交换膜燃料电池（PEMFC）商业化的主要问题。汽车复杂的工况条件加速了燃料电池的老化,因此,需要全面了解PEMFC各种工况下性能衰减机制,以促进其商业化发展。文章主要讨论了启停工况的相关研究背景和进展,分析了燃料电池在启停过程中的气体分布情况,并总结了导致燃料电池性能衰减的主要机理。最后,文章介绍了启停工况下的缓解策略,包括材料改进和系统控制,为解决PEMFC性能衰减问题和提高燃料电池寿命提供依据。     

燃料电池汽车步入发展快车道（二）

车用燃料电池的燃料出现多样化燃料电池是以氢气和氧气为原料,利用它们在高温下发生化学反应产生电能的原理制成的装置。质子交换膜燃料电池是目前汽车领域呼声较高的一代动力装置。燃料电池所需的氧气可以从空气中获得,较大的技术难点在于怎样获得所需的燃料——氢气。燃料电池汽车将以多快的速度在全世界普及,取决于所使用的氢燃料的类型。质子交换膜燃料电池目前主要包括氢质子交换膜燃料电池、甲醇重整燃料电池和天然气或汽油重整燃料电池等类型(见表2)。氢:从环保角度来看,理想的解决方案是使用纯净的氢气,然而,尽管氢的比能量最高可达到120.7kJ/g,但是由于氢在常温下为气体,而且单位体积的能量密度小,若使燃料电池汽车行驶里程达到500km,则在常温常压下需要约36m~3的氢气,若用在小轿车上,这将需要很大的存储空间,显然这是不现实的,并且还要以很大的成本在世界各地建立一套新的燃料供应系统。目前解决办法主要有压缩氢气、液化氢气以及合金储氢。压缩氢气就是将氢气比正     

车用质子交换膜燃料电池性能仿真与试验研究

总结了燃料电池极化曲线的半经验公式,利用某80kW质子交换膜燃料电池试验数据来拟合公式中的相关系数,同时利用Matlab/Simulink软件建立了质子交换膜燃料电池堆的仿真模型,为燃料电池发动机系统的仿真和分析提供了一个重要工具。通过此模型可以研究燃料电池电堆的运行参数如气体压力、温度、当量比等对电堆性能的影响,从而有助于研究整个燃料电池发动机系统的性能。     

车用燃料电池质子交换膜研究进展

氢燃料电池汽车被认为是真正的环保新能源清洁动力汽车,质子交换膜作为其核心部分,它性能的好坏直接影响着燃料电池的性能与使用寿命。文章介绍了三类质子交换膜的研究情况,并提出静电纺丝技术能够通过控制材料形态来调整材料性能,在质子交换膜生产领域具有广阔的前景;发掘能够多方面提升质子交换膜性能的材料或者将多种填料复合改性将成为质子交换膜领域新的研究方向;为车用质子交换膜领域提供了新思路。     

高压质子交换膜燃料电池运行参数优选研究

通过正交试验,研究了空气压力、空气当鼍比、空气-氢气压力差及燃料电池工作温度等运行参数对高压质子交换膜燃料电池性能的影响.对试验结果的分析表明:使用该高压燃料电池时,理应尽可能采用较高的空气当量比,但会相应增加空气压缩机的功率消耗,故在燃料电池发动机整体设计中须加以综合权衡;在较小电流情况下,较高的空气压力有利于燃料电池性能的提高;而随着电流的增加,工作温度对于燃料电池性能的影响增大.