大功率PEMFC堆环境适应性分析

在车辆行驶过程中,质子交换膜燃料电池（PEMFC）堆性能受到发动机运行环境的影响。目前关于 PEMFC 堆环境适应性的研究,研究对象多为小功率的 PEMFC 堆。以大功率PEMFC堆为试验对象,采用控制变量法探究不同环境因素对PEMFC堆性能衰退的影响。结果表明:冷却液温度对PEMFC堆性能衰退 的影响较小;空气相对湿度和气体温度对PEMFC堆性能衰退的影响明显;氢气相对湿度对PEMFC堆性能衰退的影响不明,需要进一步探究。     

质子交换膜燃料电池关键技术的研究进展

质子交换膜燃料电池（PEMFC）具有高效节能、环境友好、比功率高及起动快等优点,越来越受到各国关注。文章重点叙述了PEMFC关键技术的研究进展,主要包括质子交换膜（PEM）、电催化剂和双极板的研究进展。开发新型质子交换膜材料并改进其制备工艺;提高催化剂性能,降低铂金属用量,寻找廉价合适的非铂族催化材料;选择合适的双极板材料及先进的制备工艺是今后质子交换膜燃料电池关键技术的发展方向。     

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。     

质子交换膜燃料电池技术发展与温度控制

质子交换膜燃料电池(PEMFC)目前正处于实验室研究开发和逐渐走向实用化规模化的阶段。针对PEMFC长期工作稳定性差和难于控制的这一问题,在介绍PEMFC工作原理和技术发展的基础上,分析了温度分布参数对PEMFC电池性能的影响,从应用的角度出发,研究了PEMFC温度控制的特点,提出了PEMFC温度控制的新方法。     

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。     

基于人工神经网络的挡板式直流道质子交换膜燃料电池性能优化

首先建立了三维、稳态、恒温的挡板式直流道挡板式质子交换膜燃料电池（PEMFC）单体模型,深入分析了挡板高度、宽度、位置（用与流道出口的距离表示）对PEMFC性能的影响。然后基于仿真数据,建立人工神经网络模型,分别以挡板高度、宽度、位置为输入,以0.7 V时的电流密度为输出。经过训练,模型的测试精度达到了理想的94.812%。最后对13 671组数据集进行预测以选出最佳的性能方案,并通过仿真与实验进行进一步最优方案的验证。结果表明：在挡板高度、宽度、位置分别为1 mm、0.35 mm、3 mm时,PEMFC的电化学性能最优。     

基于装配力的车用燃料电池气体扩散层内部传质研究

建立二维固体力学模型以及三维、稳态、恒温单通道直流道质子交换膜燃料电池（PEMFC）模型,在研究装配力引起的气体扩散层（GDL）受力变形的基础上,充分研究GDL局部应变造成的孔隙率、电导率、渗透率以及扩散系数的分层分布现象,并将各系数的分布情况代入单体PEMFC模型中以探究装配力对GDL传质的影响。研究结果表明：装配力会通过引起GDL的局部应变从而改变其孔隙率、渗透率、电导率以及扩散系数,进而影响GDL中的水气传输以及电极内部的电流密度的分布,最终使得PEMFC的性能得以提高。     

燃料电池双极板机械性能设计要点综述

质子交换膜燃料电池（PEMFC）是实现碳中和的主力军,双极板作为PEMFC的核心部件之一,其结构直接影响反应气体的利用率及燃料电池的性能。首先,概述了双极板基础流道形式,主要包括：直流道、蛇形流道、交指型流道、网格型流道及仿生型流道。其次,针对双极板基础流道研究了其改进方向并对比了各流道形式的优缺点,并针对双极板流道结构进出口区域、反应物过渡区及反应区3部分总结了最优方案。最后对双极板的发展进行了展望。     

车用燃料电池电堆关键技术研究现状

“双碳”政策大大推动了氢能的发展,而燃料电池作为氢能利用的最佳方式,迎来了新一轮的研究与产业热潮,尤其是商业化较为成熟的车用质子交换膜燃料电池（PEMFC）引发了众多关注。膜电极（MEA）和双极板（BPP）是PEMFC电堆的两大核心部件,决定了电堆的性能和成本。水热管理和低温启动技术对于电堆性能的实现和实际应用的推广也起到了至关重要的作用。本文全面深入地阐述了车用PEMFC膜电极、双极板、水热管理、低温启动等技术对电堆性能、寿命和成本的影响规律,进一步指出各项技术的发展趋势。除此之外,车用燃料电池的商业化应用短期将围绕公共交通以及重型商用车等大型车辆开展,而乘用车对电堆的功率密度和成本提出了更高的要求。     

大功率质子交换膜燃料电池电堆原位批量快速活化工艺研究.pdf

原位活化工艺对质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆的性能具有重要影响。分析并总结了国 内外关于PEMFC电堆原位活化机理和工艺的主要研究内容,提出了一种面向批量化生产的PEMFC电 堆快速变流原位活化工艺,介绍了该工艺的具体试验参数和操作流程。结果表明,该工艺能有效缩短电 堆活化时间,降低生产成本。此外,在该工艺中发现了一些典型问题,并作出了分析和研究。     

车用质子交换膜燃料电池水含量估计方法综述

质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC）进行水管理的目的,是保证电池内部始终处于水平衡状态,实现长期稳定工作并且保持最高输出性能。精细的水管理策略依赖于电池内部的水含量状态准确量化的评估方法。总结归纳了目前国内外PEMFC水含量的估计方法,概括为基于模型以及基于试验的两种方法;在对比分析现有估计方法优缺点的基础上,提出进一步研究的重点及方向。对车用PEMFC水含量在线估计的研究具有重要的理论基础及工程应用价值。     

基于FLUENT的高温PEMFC流场设计

与传统低温燃料电池相比,高温PEM燃料电池可简化燃料电池的水管理和热管理系统,降低系统的复杂性和成本,近年来高温PEMFC的流场设计逐渐成为研究的重点.基于计算流体软件FLUENT中的PEMFc模块,对3种常见的流场形式分别从膜中水舍量、氧气的浓度和电流密度分布3个方面进行了三维数值模拟和综合分析.结果显示,在高温条件下,性能由高到低依次为：单蛇形流场、平行流场和多蛇形流场.该方法可用于高温PEM燃料电池流场的设计指导.     

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。     

质子交换膜燃料电池气体扩散层研究进展

气体扩散层(GDL)是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的重要组件,在燃料电池电堆中起到电子传导、反应气体传输、电堆水热管理的作用.近年来,随着质子交换膜燃料电池的开发和应用愈发广泛,气体扩散层的开发已成为加快燃料电池产业落地的关键因素.重点阐述了质子交换膜燃料电池气体扩散层的市场发展、制备技术及工艺优化问题,评价了最新...     

燃料电池客车动力系统开发与系统仿真

质子交换膜燃料电池因具有高能量密度、低工作温度等优点而成为发展前景最好的汽车动力源之一。本文首先开发设计了以质子交换膜燃料电池堆为动力源的燃料电池城市公交客车,对动力系统各主要零部件进行了选型匹配,然后利用Advisor软件对整车动力性进行了仿真验证。     

含氧燃料DMC在公交柴油车上的应用研究

DMC具有含氧量高、沸点高、与柴油互溶性好等特点，特别适合作为柴油机的燃料添加剂。系统论述和研究了有关柴油机燃用含氧燃料的一些关键技术问题，并进行了含氧燃料柴油发动机的台架性能试验和实车动力性测试试验。13工况表明，含氧燃料添加剂可大幅降低PM排放量，且不会导致CO、HC和NO，排放浓度的增加，在某些工况下，甚至还有所下降。     

变海拔下米勒循环对柴油机及DPF性能的影响

基于某高压共轨柴油机建立了一维热力学仿真模型,对DPF选型进行了优化,并分析了不同海拔下米勒循环对柴油机及DPF性能的影响。结果表明,选择非对称结构以及适当增加载体目数都有利于降低DPF压降,同时可降低DPF对柴油机动力性、经济性及原始排放的影响。进气门早关可以降低柴油机有效燃油消耗率,提高热效率,降低NOx排放,但会导致颗粒物排放增加;同时可降低DPF压降,提高DPF捕集效率,且随海拔升高,进气门早关的时刻越小,作用越明显。在低海拔条件下,进气门晚关策略对柴油机动力性、经济性及排放特性均影响不大;在高海拔条件下,适当增加进气门晚关时刻可以改善柴油机性能。     

车用质子交换膜燃料电池典型工况的试验研究

针对发动机的典型工况,对车用低压燃料电池堆性能的影响因素进行了试验研究。怠速工况主要研究不同进气湿度、不同空气过量系数及不同进气压力对电堆性能的影响;额定工况主要研究过饱和增湿下积水对电堆性能的影响。结果表明:适当的过饱和增湿以及增加电堆的进气压力能改善电堆的怠速性能;在高负荷高湿度的情况下,电堆内部存在积水现象,影响电堆单片电压的一致性。     

Energy management and design optimization for a series-parallel PHEV city bus

Series-parallel PHEV city buses combine the advantages of series and parallel configurations and have been used in China. However, the design and energy management of series-parallel PHEV city buses based on Chinese driving conditions still need to be investigated. In this paper, an equivalent consumption minimization strategy is provided to optimize energy management for series-parallel PHEV city buses, and the process of the equivalent consumption minimization strategy for series-parallel is presented in this paper. Compared with the validated rule-based energy control strategy, ECMS shows a fuel economy improvement of 8.2 % in the CBCD (Chinese Bus Driving Cycle). Based on the optimal energy management, a design for a generator motor in the series-parallel configuration has been processed. The fuel consumption has been shown to decrease, with an increase in generator power, because the system with the higher generator power can work at a higher efficiency in the series mode and operate the engine in the high efficiency area in the parallel mode. Besides, in terms of costof- ownership for a PHEV bus for lifetime of 8 years, although the high generator power will lead to high purchase cost for series-parallel PHEV bus, a series-parallel PHEV city bus with a generator of 100 kW maximum power will still show small advantage in cost-of-ownership, based on current motor price and natural gas price.