质子交换膜燃料电池发动机的水热管理技术现状

介绍质子交换膜燃料电池的基本原理与特点，分析对质子炙换膜燃料电池水热管理的必要性和重要意义，讨论水热管理系统的一些关键问题及技术现状，为实际工程应用，如最优电池工作温度、传热介质的选择、散热结构的设计等提供一定的依据，建立理论和实际模型，模拟和优化水热管理结构，研究提高电池组的性能。[编者按]     

运行工况对PEMFC性能与水含量的影响分析

本文中利用燃料电池单体可视化测试平台和水平衡模型研究质子交换膜燃料电池的性能与水含量的关系和影响因素。首先，给出燃料电池水平衡模型；接着，搭建燃料电池单体可视化测试平台；最后，对进气温度与湿度和氢气与空气的化学计量比对燃料电池的电化学交流阻抗谱、电压和水含量的影响进行测试，并分析其影响因素。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

燃料电池发动机系统空气加湿器实验研究

由于质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能受反应气体的湿度影响很大,进气湿度必须加以控制,其大致范围应高于80%,低于100%。电解质的质子传导能力与水含量成正比,但水分含量又不能过高,否则会引起电解质淹没。当PEMFC在不加湿的情况下,工作温度升高60℃时,反应气体会非常干燥,这对质子交换膜是灾难性的,所以对反应气体加湿必不可少。通过实验证明了某型加湿器能够满足车用燃料电池发动机的需要。     

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。     

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。     

停放对PEMFC性能特性的影响研究

本文中对两个连续运行后的质子交换膜燃料电池堆进行停放实验,以研究不同方式的停放对电池性能的影响。结果表明,在连续运行后进行短时间的停放对于电池性能具有恢复作用;而长期停放则会导致电池性能下降并出现显著的片间性能差异,采用密封措施可缓解这种现象,但仍难以避免不可恢复的性能衰减。停机后对电池进行快速放电对性能产生的效果相当于短期停放。     

质子交换膜燃料电池发动机热管理研究

论述了质子交换膜燃料电池发动机热管理的重要性以及对电池性能的影响,介绍了热管理系统的设计要求及匹配计算的过程．建立了质子交换膜燃料电池发动机温度模糊控制系统,并通过试验验证,证明其对温度有良好的控制。     

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.     

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。     

质子交换膜燃料电池汽车的商业化

质子交换膜燃料电池（PEMFC）工作温度低，适宜于较频繁起动的场合，并具有起动快、功率密度高以及续驶里程长等优点，因此它被认为是车用燃料电池的最佳选择，有望成为取代目前汽车动力的动力源之一。但质子交换膜燃料电池汽车的成本高、寿命短以及燃料问题严重制约了其商业化，本文就对这三个方面问题进行阐述。     

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。     

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。     

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。