氢燃料电池车储氢技术及其发展现状

在氢能产业链中,储氢技术是氢能发展中不可或缺的一个环节,各种储氢技术已应用于车载储氢系统。综述了氢燃料电池车储氢技术的研究现状,并对高压气态储氢、低温液态储氢、有机液体储氢和金属氢化物储氢的优缺点进行对比分析。物理储氢技术具有储氢质量高、成本低、操作简单等特点;化学储氢技术在具有高储氢能力的同时提高了储氢技术的安全性。为满足氢燃料电池汽车对储氢技术的要求,在达到更清洁、更安全、低成本标准的同时,保持高能量密度储存是储氢技术的关键。     

燃料电池城市客车用储氢瓶有限元分析和疲劳寿命分析

用有限元法对燃料电池城市客车用储氢瓶进行了预紧导致的残余应力应变分析和充放气条件下的表面应力应变分析,通过与实测结果进行对比可知,二者基本吻合,说明有限元模型分析结果可信。进行储氢瓶疲劳寿命分析时,先得出铝内衬零件S-N曲线,再将铝内衬筒体中部的多轴交变应力转换为等效的对称循环条件下的单轴交变应力,最后根据该S-N曲线得出储氢瓶疲劳寿命为2.57×105次循环,与实际情况相符。     

反应器构型对MBR运行性能的影响研究

为提高出水水质,降低MBR能耗,开发具有相同体积的双层膜支架A/A/O-MBR及单层膜支架A/A/O-MBR处理实际生活污水。在相同曝气量工况下长期运行结果表明:双层MBR的污染速率远低于单层MBR,其运行周期可延长一倍,运行费用降低。主要原因为双层MBR系统内具有更高的上升流速及传氧系数。另外,双层MBR系统对COD、NH_3-N、TN的去除能力高于单层MBR系统,但其对TP的去除能力较低。微生物分析表明两套反应器内的微生物优势种群类似,主要以变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)为主,但群落分布比例不同,Proteobacteria细菌在单层MBR内微生物中所占比例更大,Bacteroidetes细菌在双层MBR内微生物中所占比例更大。     

苏通大桥正交异性板局部模型极限承载力试验

以苏通大桥钢箱梁U肋加劲桥面板为研究对象,采用1/2.5模型试件,对U肋加劲桥面板的抗压承载力进行试验研究。试验结果表明,桥面板试件的屈服应力小于材料的材料屈服强度,设计中应该加以考虑。     

路用层铺式钢纤维混凝土力学性能与破坏特征分析

路用层铺式钢纤维混凝土是采用钢纤维分层铺设在素混凝土内部的一种混凝土结构形式。文中通过采用不同掺量和不同位置布置钢纤维混凝土与普通素混凝土进行力学性能对比试验,分析层铺式钢纤维混凝土的力学性能与破坏特征。结果表明,随着钢纤维掺量的增加,钢纤维混凝土的抗压强度和抗折强度发生变化,尤其是双层层铺式钢纤维混凝土抗折强度更要优于素混凝土,当双层钢纤维掺量在0.6和1.2kg/(m2·层)时,层铺式钢纤维混凝土的抗折强度比普通素混凝土分别提高了13.4%和17.7%。根据能量耗能原理以及混凝土试件抗折破坏特征,得出钢纤维对抑制混凝土的早期裂缝和受载后保持混凝土基体的整体性有重要作用。     

储氢材料研究取得新进展

大连化物所在储氢材料研究领域取得了重要进展,发现约5 wt%氢可在110℃条件下实现可逆充放,该研究成果获得了业内人士的高度评价。近年来,氢作为一种清洁的二次能源被广泛关注,开发高性能新型储氢材料便成为当今的研究热点。     

基于不同初始静偏应力的结构性软黏土动力特性试验研究

以天津滨海新区结构性海积软土为研究对象,采用GCTS动静扭剪试验仪,基于正弦波与方波两种波形,在固结排水条件下施加不同初始静偏应力,通过考虑循环振次、应力幅值、振动频率以及围压等因素对土体结构的影响,研究结构性软黏土的动力特性。试验结果表明:初始静偏应力小于土体初始屈服应力时,施加静偏应力增加了土体固结度,提高了其结构强度,应变软化现象减弱,累积塑性应变曲线中屈服点对应的应力值大。初始静偏应力大于土体初始屈服应力时,土体初始结构破坏,出现严重的应变软化现象,累积塑性应变曲线迅速由稳定型转变为临界型,且在同条件下,方波应变值始终大于正弦波。孔压变化与初始静偏应力有关,随着静偏应力增大其孔压滞后现象严重。土体屈服应变随初始静偏应力增大而增加,静偏应力及振次相同时,方波作用下的土体屈服应变值小于正弦波。两种波形下,土体屈服应变随振次增加均呈减小趋势,且最终均会趋于一点,正弦波趋于相同数值下的振次远大于方波。土体动强度随应变标准提高而呈现增大趋势,应变标准为屈服应变值时,动强度曲线表现为先陡后缓,其他应变标准下动强度曲线较为平缓。两种波形下的动强度随振次增加而减小,最终均会趋于一点,且正弦波值大于方波。     

车载供氢系统

介绍了车用的高压气态供氢系统,研究了方案的相关安全性。系统采用35MPa的高压储氢罐,多功能瓶阀集成在高压气瓶内部,供氢管路采用316不锈钢管路。系统的储氢量可以提供300km的行驶距离。讨论了车载供氢系统的氢安全策略和实现方案,以及车载供氢系统在整车的布置方案和燃料电池车的氢管路系统。     

泥土污染对复合式路面界面层性能影响的试验研究

利用MTS万能试验机,采用45°斜剪切试验和拉拔试验研究泥土污染物对复合式路面层间粘结性能的影响。试验分别在饱水和干燥条件下进行。试验结果表明:界面层保持洁净对保证复合式路面层间的整体性有重要作用,泥土污染量越大,层间抗剪和拉拔强度越低,且降低幅度随着泥土剂量的增加逐渐增大;在相同泥土污染量条件下,随着温度升高,层间抗剪和拉拔强度同样降低,且在饱水状态下,界面层层间抗剪和拉拔强度比干燥状态降幅更大。     

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,能够实现燃料电池重型货车到2030年达到800 km的续驶里程的目标。     

双层沥青混合料层间抗剪性能研究

为评价不同因素对双层沥青混合料层间抗剪性能的影响,以直接剪切试验抗剪强度为控制指标,采用正交设计方法研究不同车辙压密程度对应的混合料空隙率、黏层油用量、温度对层间抗剪性能的影响。结果表明:随空隙率减小,层间抗剪强度随之增加;黏层油的使用可提高沥青混合料层间抗剪强度,但提高幅度会随温度升高而降低;以常温下有无黏层油时层间抗剪强度为基准值,计算其他温度指标下抗剪强度占基准值的比例,发现层间抗剪强度随温度升高而减弱。     

强风化层超浅埋隧道高压旋喷桩荷载试验研究

以广东云茂高速公路新屋隧道的超浅埋施工为工程背景,对高压旋喷桩在全风化地层超浅埋隧道围岩加固处理的施工关键参数、地层加固效果进行对比研究。结果表明：(1)浆液压力、旋喷转速和提升速度对单桩静荷载承载力有明显的影响。相同静荷载条件下,浆液压力越大,单桩累计沉降值越低,累计沉降值增加较小,回弹量变化率基本相同;随着旋喷转速的增加,单桩累计沉降值越低,单桩累计沉降值变化率减小,回弹量变化率也减小;随着提升速度的提高,单桩累计沉降值提高,累计沉降值变化率减小,回弹量变化率基本保持不变;(2)桩体水泥土较均匀,强度较高且脆,冒浆部位所处地层主要为松散的粉质黏土层和含砂层;(3)经过高压旋喷桩底层加固之后,超浅埋隧道开挖后顶部围岩较稳定,围岩间裂隙被水泥浆液填充固结、完整性提高;桩体有效限制边墙外侧土体向隧道内侧变形,桩体也起到了一定的止水作用;高压旋喷桩加固提高围岩整体性,起到了固结隧道拱顶以上软弱土层的作用,为隧道浅埋段安全开挖创造了条件。     

钢筋超高性能混凝土梁受弯试验和有限元分析研究

该文以钢纤维体积掺量、配筋率为基本参数,进行了12根钢筋超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,UHPC)试验梁和2根普通钢筋混凝土(RC)试验梁的受弯性能试验研究。试验结果表明:UHPC试验梁的开裂、屈服和破坏荷载以及结构刚度均比RC试验梁大,UHPC试验梁的屈服和破坏荷载、延性和抗裂性均随着钢纤维掺量和配筋率的增加而提高。有限元模型参数分析结果表明:配筋率对UHPC试验梁屈服荷载与破坏荷载影响较大,而钢纤维掺量对开裂荷载影响较大;钢筋屈服强度可有效提高UHPC试验梁的延性;UHPC受拉强度的增加对开裂荷载的提高比屈服荷载和破坏荷载明显。最后,提出正截面抗弯开裂弯矩与极限承载力的计算公式,为UHPC桥梁设计规范的制定提供参考。     

环境因素对PP材料拉伸性能的影响探讨

本文讨论了环境因素对PP材料拉伸性能的影响。研究了在某一温度下,当拉伸速率增加时,PP材料的杨氏模量,屈服应力,拉伸强度的变化情况,并指出随着温度的增高,PP材料的拉伸速度对强度的影响会增加;同时也研究了在某一拉伸速率下,当温度变化时,PP材料的杨氏模量,屈服应力,拉伸强度的变化情况。     

钢渣沥青混合料路面层间剪切力学性能试验研究

钢渣具有良好的水稳性与抗冻性,使用钢渣代替沥青混凝土路面混合料中的碎石,不但能有效提高路面层间的抗剪强度,而且可以减少天然石料的开采,是一种优良的生态筑路材料。文中采用室内直剪试验,研究了钢渣沥青混合料路面的上面层与下面层、下面层与基层的剪切力学性能。设计钢渣沥青混合料的配合比,在不同竖向荷载的条件下,研究层间黏层油用量和级配类型对层间抗剪强度的影响。通过试验证明,上面层与下面层、下面层与基层的层间抗剪强度均随着竖向荷载的增加而增加;下面层与基层间存在一个最佳黏层油用量,使层间的结合状况达到最佳;钢渣沥青混合料路面的抗剪强度高于传统沥青混合料路面的抗剪强度。     

车载储氢瓶快速充气后气体状态的预测模型

本文依照工程热力学基本理论建立了车载储氢瓶中氢气充入质量与氢气状态参数的预测模型,通过实验数据验证了模型的合理性。利用该模型分析了充氢温度对充气结束后气瓶内填充质量与最终温度的影响和环境温度对充气结束后车载储氢瓶内最终温度的影响。结果表明:车载气瓶内初始压力越低,可填充气体质量随充氢温度的升高其减少率越大,最终温度随充氢温度的升高其温升率越大;车载气瓶内初始压力越低,最终温度随环境温度的升高其温升率越低。同时该预测模型可以针对车载气瓶内不同的初始条件去预测气源氢气所需的最低预冷温度,为目前加氢站的气源氢气温度的控制提供理论依据,进而减少加氢站氢气冷却所需能耗。     

沥青路面层间抗剪强度影响因素试验研究

层间抗剪强度是评价沥青路面工程质量的关键指标。文中采用沥青路面层间扭转剪切试验仪,通过成型双层车辙板并钻心,对心样进行剪切试验,以最大剪切强度作为评价指标,就影响层间抗剪强度的4个因素:粘结材料、环境温度、路面结构类型、污染程度进行了相关试验,并对结果进行了分析。     

板梁桥面薄层沥青混凝土铺装的应用研究

针对空心板梁桥的铰缝极易破坏的特征,文中提出压缩沥青混凝土铺装层,增加水泥混凝土调平层厚度,并优化防水粘结层的设计要点。室内试验表明,薄层沥青混凝土具有良好的路用性能,应力吸收层作为防水粘结层的抗剪切强度高达2.68 MPa。最终推荐采用双层钢筋网的水泥混凝土调平层+复合改性沥青应力吸收层+单层复合改性沥青混凝土的薄层板梁桥面铺装组合形式进行桥面铺装的维修,取得良好效果。     

内高压成形管件在汽车上的应用

内高压成形作为一种制造空心轻体构件的先进制造技术,相比传统结构件有着节省材料、减轻质量、增加刚性强度等优点.主要分析了内高压成形钢管在车身上的运用,内高压成形的原理,内高压成形所涉及的材料以及内高压成形产品的缺陷研究.     

水泥混凝土桥面沥青铺装层间抗剪切能力比较

采用斜剪试验方法评价水泥混凝土桥面与沥青混凝土层间抗剪强度.针对影响层间抗剪强度的几个因素,重点探讨了沥青混合料类型、沥青混合料压实度和黏层材料的黏度及洒铺量对其的影响.试验结果表明:当沥青混合料构造深度水平相当时,层间抗剪强度将随公称最大粒径的增加而增加;但对于公称粒径相同的2种小粒径沥青混合料,悬浮-密实型的沥青混合料的层间抗剪强度更大;层间抗剪强度随沥青混合料压实度的增加而增加;对于不同胶粉含量的橡胶沥青黏层,层间抗剪强度将随橡胶沥青黏度的增加呈现抛物线趋势.