掺氢比对氢-甲醇发动机稀薄燃烧及排放影响

为探究掺氢比对氢-甲醇发动机稀薄燃烧性能的影响，在一台1.8 L涡轮增压缸内直喷汽油机 （GDI） 改装的氢-甲醇发动机上，开展了不同燃空当量比和不同掺氢比条件下的甲醇发动机掺氢燃烧和排放试验研究。结果表明，在稀燃条件下，增大掺氢比能提高发动机缸内最高燃烧压力及放热率峰值，且燃烧相位提前，燃烧持续期缩短。在稀燃情况下适当掺氢有助于改善循环变动，混合气越稀改善效果越好，但随燃空比和掺氢量增大时，循环变动却有恶化的趋势。当燃空当量比大于 0.71 时，增大掺氢比能改善 HC 排放；当燃空当量比大于 0.83 时，掺氢能改善 NOx排放，但 CO 排放恶化；当燃空当量比小于0.83时，增大掺氢比导致NOx排放恶化但CO排放降低。     

大功率燃料电池汽车氢循环系统性能分析

大功率氢燃料电池商用车是推动氢能应用的聚焦点,而设计高效可靠的氢循环系统对其性能至关重要.本文中以200 kW大功率燃料电池系统为例,研究分析了4种氢循环系统方案,基于理论分析和CFD模拟结果,建立了氢循环装置性能评价指标,从不同方面分析总结了各氢循环方案的特点.结果 表明,引射器和氢泵联合使用可以显著减小氢泵的功率消...     

氢发动机燃烧循环变动及其影响因素的研究

通过1台点燃式进气歧管喷射氢燃料发动机的最大燃烧压力的试验分析,获得了不同工况下的最大燃烧压力循环变动系数,以此为基础研究了过量空气系数、点火提前角以及转速对氢燃料发动机燃烧循环变动的影响趋势。结果表明,点火提前角对氢燃料发动机循环变动的影响相对较大。     

外部燃料重整掺氢对天然气发动机性能的影响

利用外部燃料重整系统对天然气燃料进行了重整反应,燃料重整率为12％,将反应后的重整气体通入进气管内与新鲜空气混合,再通入气缸内燃烧,以此来比较外部燃料重整掺氢燃烧对天然气发动机性能的影响.试验结果显示:结合外部燃料重整掺氢燃烧,发动机的循环变动明显改善,燃烧持续期缩短,相同工况下的燃料消耗率变化很小;THC排放量在各工...     

进气道喷水对氩气循环氢燃料发动机热效率与动力边界拓展的影响研究

针对氩气循环氢燃料发动机工质比热容比高，会引起异常燃烧现象，从而限制其热效率提升效果的问题，通过仿真和试验分析了进气道喷水对氩气循环氢燃料发动机的热力学参数和爆震的影响，并通过结合缸内直喷和进气增压，联合优化点火策略、喷射策略以及喷水策略，最终获得了最高62.41%的指示热效率（总指示热效率58.62%）。     

摩托车重要部件延迟断裂研究

摩托车许多关键部件需气体渗碳淬火,同时还要进行机械加工,在生产过程中一旦有氢陷阱就会在使用过程中导致延迟断裂。延迟断裂是环境氢从工件表面沿晶界进驻晶界并向内扩散,氢原子在此聚集,并在应力作用下最终导致沿晶界开裂。为此,在设计摩托车重要部件时,要避免使用氢含量高的材料,在加工过程中要严格控制工艺参数,防止氢迁移和扩散。     

基于等效因子的Q学习燃料电池汽车能量管理策略

为提高燃料电池混合动力汽车（FCHEV）燃料经济性以及维持蓄电池能量平衡,该文提出了基于等效因子的Q-learning算法的能量管理策略。构建等效耗氢量最小与维持蓄电池荷电状态（SOC）平衡的目标函数,建立FCHEV动力源能量流转化平衡模型,通过能量转化平衡机理得到耗氢量的等效因子;在城市循环+全球轻型汽车测试循环（UDDS+WLTC）工况下,对需求功率的转移概率矩阵进行求解,利用Q-learning算法离线优化燃料电池和蓄电池的输出功率;基于MATLAB/Simulink平台建立了前向仿真模型,进行整车性能的仿真试验。结果表明：在WLTC循环工况下,该策略的100 km等效耗氢量为0.730 kg,接近基于动态规则（DP）控制策略的耗氢量,且SOC保持在合理的范围内,验证了该策略的有效性;在西宁市实际工况下,验证了本文所提控制策略的适应性。     

循环剪切作用对格栅与砂土界面剪切特性的影响

为了研究循环剪切作用对砂土与土工格栅界面剪切特性的影响,采用单调直剪试验与循环剪切后单调直剪试验,研究了竖向应力、循环剪切位移幅值等因素对筋土界面剪切强度和剪切体变特性的影响,并对比分析了单调直剪试验和循环剪切后单调直剪试验的结果。结果表明:在一定的循环剪切位移幅值内,界面剪应力峰值随着剪切幅值的增加而增长;循环剪切作用使得筋土界面的似粘聚力和摩擦角有一定程度的提高;循环剪切后单调直剪试验所得界面峰值剪切强度和残余剪切强度明显高于单调直剪试验结果。     

受限空间内燃料电池汽车氢泄漏安全保障研究

燃料电池汽车作为一种新能源汽车,可以实现零污染排放,是未来新能源汽车的主要发展方向之一.由于氢气具有易燃、易爆的化学性质,在燃料电池汽车的商业化进程中,氢泄漏安全问题也必须得到重视.围绕受限空间内燃料电池汽车氢泄漏这一主题,结合实际应用场景,将氢泄漏安全保障问题拆解为燃料电池车辆、场景设置及应对氢泄漏措施3个方面的约束,系统探讨了燃料电池汽车在受限空间内的氢泄漏安全保障问题.该研究有助于受限空间内燃料电池汽车氢泄漏安全问题的解决,并可为燃料电池汽车运行安全相关标准的制订提供参考.     

氢内燃机的热力学性能分析

以实际气体代替标态空气作为奥托循环的工质,得到改进的理论循环。以此为模型讨论氢(H2)内燃机的特殊性,计算发动机主要指标随进气温度(Ta)、压缩比(cε)、过量空气系数(a)等参数而变化的数值,绘制了热力学特性曲线。讨论了不同混合方式的影响。     

氢燃料电池汽车不同制氢方案的全生命周期评价及情景模拟研究（双语出版）

氢燃料电池汽车作为新能源汽车领域未来的重要方向已成为行业共识，为评估氢燃料电池汽车不同制氢方案对资源、能源和环境的影响，构建氢燃料电池汽车燃料循环以及4种制氢方案的全生命周期评价数学模型，选取代表世界先进水平的丰田Mirai燃料电池汽车作为评价对象，应用GaBi软件的基础数据库对其进行全生命周期评价，同时对甲烷催化重整法、甲醇催化裂解法、电解水法和氨裂解法4种制氢方案的全生命周期能耗、排放进行量化计算。最后，以电力结构作为关键因素对当前最常用的电解水法进行情景模拟并与其他3种方案进行对比分析。评价计算结果表明：电解水法制氢的矿产资源消耗、化石能源消耗和环境影响均最高；甲醇催化裂解法制氢的矿产资源消耗和化石能源消耗均为最低，仅分别为电解水法的2%和3%；甲烷催化重整法制氢的环境影响最低，仅为电解水法的1.6%。情景模拟结果表明：电解水法的环境影响在煤电比例降低到41.6%的情况下仍然在4种制氢方案中最大，然而在水力单一清洁能源发电的极限情况下环境影响最小，但基于中国的资源禀赋，全面实现水力发电并不可行。因此，须从提升电解水法的能源利用效率、改进关键技术等方面有所突破才能使其成为未来大规模制氢的可行方案。     

氢燃料电池汽车发动机关键技术研究现状及趋势展望

针对国内外氢燃料电池汽车发动机的电堆及其关键组件、关键零部件及水热管理技术,总结了其研究现状和发展趋势。在电堆及其关键组件研究方面,为进一步提高电堆功率,降低电堆成本,可着手于有序化膜电极制备工艺的研发,发展低铂催化剂以及探究金属双极板及其涂层技术。在关键零部件研发方面,空气压缩机和氢气循环泵将朝着大流量、小型化等方向发展。在水热管理研究方面,优化双极板流场和气体扩散层的微孔结构,采用复合控制策略等方式有利于燃料电池的水热管理。     

燃料电池重型货车整车开发主要矛盾辨析与应对研究

在我国,中重型货车是温室气体及污染物排放的主要贡献者,加快以柴油为主的中重型货车向电动化转型十分迫切,纯电动与燃料电池是当下最受重视的两条技术路线。纯电动路线在十多年的中短途运输和公共领域中的发展被证明是成功的;燃料电池路线在能量补给、能量密度等方面的优势比纯电动路线更适宜于长途重型货车的应用,目前正处于迅猛发展阶段。然而,以柴油牵引汽车为例,车辆可通过采用大油箱轻松达到3 000 km的续驶里程,而当前的燃料电池牵引汽车的续驶里程正努力向500 km迈进,远不能与柴油汽车相比较。鉴于此,基于客户需求视角考虑,当下燃料电池重型货车整车开发的主要矛盾,是过低的车载储氢量带来的续驶里程过低问题,这主要是由氢过低的体积存储密度决定的。提高燃料电池堆和燃料电池系统的能量转化效率虽然有助于提升续驶里程,但其前提是关键材料的技术突破。在当前整车开发中,最大限度地提升车载储氢量,降低辅助系统能耗,提高机械传动与电力电子系统效率,降低车辆行驶消耗更具有现实意义和可操作性。重点介绍在提升车载储氢量和降低车辆空气阻力系数方面的措施,以及对提升续驶里程的影响。按照《节能与新能源汽车技术路线图2.0》的愿景,...     

氢燃料电池汽车简易加氢站设计

为了面对能源与环境问题,国家与地方政府正在大力推动氢燃料电池汽车产业的发展,目前国内主流的汽车生产企业基本上都已经启动了氢燃料电池汽车的研发工作。然而,受限于我国加氢站建设周期长,成本高,流程复杂等问题,使得全国的加氢站数量十分稀少,许多汽车生产企业研发出来的氢燃料电池汽车面临着加氢的巨大挑战,一些偏远地方的汽车生产企业甚至到了无氢可加的境地。为了缓解氢燃料电池汽车的加氢问题,拓宽氢燃料电池汽车的使用场景,本文提出了一种简易加氢站的设计方法,期望该方法可为加氢困难的汽车生产企业提供借鉴,加速氢燃料电池汽车产业的发展。     

制氢方法的评价及对氢燃料电池汽车推广的影响研究

氢燃料电池汽车（FCV）是未来交通运输的理想解决方案,由于其在使用过程中仅消耗氢气,寻找对资源、能源和环境影响最小的氢气来源,对交通运输行业的节能减排具有重要意义。分析和评估了4种不同的制氢方法,通过建立FCV燃料循环的全生命周期评估数学模型,并与GaBi软件的基础数据库相结合,实现对FCV的全生命周期评价。选择丰田MIRAI FCV作为实例对象,对所建立模型的有效性进行验证。基于建立的评价模型,对FCV生命周期的各个阶段进行评价,探讨不同制氢方法对资源、能源和环境的影响,研究中国电力结构和制氢效率改进对电解水制氢法的积极作用,分析了以不同清洁能源作为电力来源时对电解水制氢法的影响程度。在对中国的人口、能源分布情况和能源结构变化趋势进行分析后,结合建立的清洁能源电价预测数学模型,提出了短期内适合推广FCV的区域,明确了考虑环境成本时的各区域推荐的制氢方法或清洁能源发电类型,给出了考虑经济成本时的各区域在当前和未来30年内推荐的清洁能源发电类型。通过所建立的生命周期评价模型和清洁能源电价预测模型,确定当前阶段的最佳制氢方法,发现了中国当前电力结构存在的问题,明确未来中国各地区能源结构发展的方向。研究结果表明：只有以清洁能源发电作为电力来源时,电解水制氢法才是未来大规模制氢的理想方案,清洁能源使用优先级顺序为核能、水电、风能;人口密度小于150人·km^-2的地区（除中心城市外）未来一段时间内不应大面积推广FCV,推广的重点应该在中国的东南部地区。     

考虑电堆寿命的氢燃料电池汽车能量管理策略研究

提出了一种在满足动力性需求并且以氢燃料电池堆作为主要能源的前提下，能有效延长电堆使用寿命的能量管理策略。提出将需求功率 SG滤波后再进行规则控制的能量管理策略，将多种循环工况的结果进行手动优化后作为训练数据集，设计三输入一输出的自适应神经模糊推理系统控制器，根据其输出结果再进行一次滤波最终形成基于自适应神经模糊推理系统优化的能量管理策略。使用CLTC-P循环工况对能量管理策略进行仿真验证，结果表明，基于自适应神经模糊推理系统优化的能量管理策略能有效延长氢燃料电池剩余使用寿命，相比滤波加规则策略剩余使用寿命增加了33%，并能保持动力电池SOC处于适宜水平。     

Effects of stack array orientation on fuel cell efficiency for auxiliary power unit applications

The commercial fuel cell products currently appearing on the market are self-contained fuel cell engines. These engines can be used for many applications that are presently dominated by internal combustion engines or batteries. Vehicle mounted fuel cell auxiliary power units have been attracting attention lately. Additionally, there is a market based incentive to use multiple small fuel cell arrays in place of a single large fuel cell for some applications. Typically, fuel cells are designed to operate as stand-alone units. This paper investigates the ability of small commercial stacks to operate in common array arrangements. Although an individual Nexa is able to produce 1500 W, Dual Nexas do not maintain that capability while in array configurations. With an overall load share ratio of 1.02:1 the series array reliably produced 2900 W of power, while with an overall load share ratio of 1.09:1 the parallel array reliably produced only 2800 W of power. This study shows that array orientation affects both system stack net efficiency and individual stack net efficiency. The information gained from this study may be helpful for fuel cell design and integration.     

燃料电池系统氢稀释器的结构设计与仿真

间歇式排氢法能有效地解决燃料电池电堆内部的堵水问题,但会导致尾排气体中氢浓度超标.具有前低后高挡板式内部结构的氢稀释器采用纯物理方法进行氢气稀释,具有效果明显、安全可靠、占用空间小等优点.基于CFD的氢稀释器三维仿真模型结果表明,该稀释器能够成功达到降低尾气中氢浓度的要求,为实际的工程应用提供了理论指导.     

车用可插拔式燃料电池增程器匹配设计研究

为一款正在开发的燃料电池增程式微型电动车,提出了可插拔式燃料电池增程器/蓄电池动力系统的方案和系统关键部件,如燃料电池、DC/DC转换器等的选型原则和匹配设计方法;为在仿真中考虑排氢动作对风冷自增湿燃料电池耗氢量的影响,提出了瞬时氢气过量系数查表法;最后,利用M atlab/Cru ise联合仿真平台对匹配设计结果进行了验证。     

混氢对柴油机燃烧及排放影响的试验研究

将氢气喷入柴油机进气道内进行试验,以研究柴油混氢对柴油机燃烧及排放性能的影响.试验中发动机转速固定在1 400r/min,在不同初始转矩下改变氢气在混合燃料中的质量分数,并保持燃料总质量不变.试验结果表明柴油混氢燃烧可缩短燃烧持续期,增大最大爆发压力及放热率峰值,且使峰值位置提前(氢质量分数为9%时放热率峰值提高20%),增大发动机的输出转矩,并能降低柴油机的各主要排放物(在中低转矩下CO及碳烟排放下降了30%～50%).