质子交换膜燃料电池气体扩散层测评技术研究

以质子交换膜燃料电池为代表的氢能利用技术为实现“双碳”目标提供了重要解决方案，气体扩散层作为燃料电池的核心组件之一，承担了传输反应物及反应产物、导电、导热等具体功能，在工作过程中蕴含着“气—水—热—电—力”复杂多物理场的共同作用，其性能直接影响到燃料电池整体输出特性。因此，开展燃料电池气体扩散层测评技术研究对于提供气体扩散层的设计选型，支撑行业产品横向对比，指导产品正向开发具有十分重要的实践意义。     

质子交换膜燃料电池阴阳极恒压差控制策略研究

阴阳极压力控制对提高燃料电池系统性能至关重要。本文阳极侧使用自适应神经模糊推理系统(ANFIS)作为其控制策略，实现对阴极压力的跟随；阴极侧使用RBF-PID控制器作为其过氧比控制策略。仿真结果表明，ANFIS可迅速将阴阳极压力差稳定在需求值并显著降低流量波动。     

氢燃料电池动力船舶关键技术综述

梳理了当今世界上现有氢燃料动力船舶类型，总结了氢燃料动力船舶的特点，分析了氢燃料电池动力船舶关键技术的研究现状，包括:标准规范、动力源、氢制取、氢储存与氢安全；结合船舶的航行环境、结构与运行工况等，提出了氢燃料电池动力船舶各关键技术所面临的挑战，以及应对挑战的措施建议。研究结果表明:目前，全球氢燃料动力船舶数量有限，多为内河湖泊小型客船，以氢燃料电池为主要动力来源，主要采用35 MPa高压气瓶存储氢燃料；氢燃料电池动力船舶的相关标准规范仍处于制定阶段，可参照氢燃料电池汽车建造、测试和使用方面的标准规范要求；氢燃料电池主要以质子交换膜燃料电池(PEMFC)应用最为广泛，催化剂、双极板、膜电极以及密封材料等均对PEMFC性能具有重要影响；为提高燃料电池对船舶的适用性，建议发展大功率燃料电池模块，并开展燃料电池在湿热、盐雾、倾斜、摇摆状态下的环境适应性研究；中国的制氢产业目前仍以煤炭制氢为主，应大力发展可再生能源制氢。短期内，高压气态储氢是最可行的船上储氢方式，应研究轻质、耐压、高储氢密度的新型储罐，提高储氢密度和安全性；为保证氢燃料电池动力船舶安全性，应综合运用定性和定量风险分析方法，明确风险场景，对氢泄漏、扩散、燃烧与爆炸的发展规律与后果进行仿真分析与风险评估，并提出风险缓解措施。      

基于燃料电池船舶混合电力推进系统的功率追踪控制策略

为提升混合电力推进船舶的续航能力，针对小型船舶巡航负荷的特点，组建以锂电池为动力源、燃料电池为增程单元的混合电力推进系统。选取典型船舶确定试验平台运行工况，设计与其相匹配的增程式燃料电池混合动力系统，并搭建质子交换膜燃料电池与锂电池混合电力推进系统的试验台架。以适配巡航工况为目的，基于锂电池荷电状态（SOC）调节功率追踪，获取燃料电池与锂电池间的能量分配策略。研究结果表明，该功率追踪控制策略能实现母线功率输出与模拟船舶工况间的适配。当将锂电池作为主要动力源时，系统发电单元的转换效率可维持在85%左右；当将燃料电池作为主要动力源时，系统发电单元的转换效率仅维持在75%左右。由此说明，以锂电池为动力源、燃料电池为增程单元的混合电力推进系统的设计是合理的。     

铁路工程技术接口工序工期缓冲管理研究

研究目的:为减少铁路工程进度管理中技术接口工序返工造成的工期延误，提出一种考虑不同重叠关系的关键技术接口工序的缓冲管理方法。研究结论:(1)基于技术接口交换概念，结合PDCA循环理论，构建铁路工程技术接口交换全寿命周期模型，通过分析不同重叠关系下的接口信息交换过程，发现信息传输是影响工期的根本原因；(2)运用DSM矩阵对技术接口信息交互所造成的返工风险与概率进行量化，确定返工时间和资源紧密性，并以拉林铁路巴玉隧道和巴玉雅鲁藏布江三线大桥为例，计算技术接口的缓冲大小与工期；(3)研究结果表明：运用该方法所得工期缓冲为18.56 d,总工期为112.63 d,对比于不考虑接口不同重叠关系的方法，接口总工期缩减5.23%,即该方法能有效缩短工期，促进工程按时完工率；(4)本文方法可为铁路工程技术接口进度优化与控制提供参考。     

生态优先下某机场水道工程技术方案优化

近年来随着国家经济快速发展，人们越来越重视对海洋的生态保护，可海洋生态常受到围填海工程用海面积、施工工艺等影响。本文以某机场围填海预留水道工程为例，通过对环境条件、施工条件、环保要求、使用条件等多方面分析，以及对周边环境水体交换的数值模拟，指出原技术方案的不足，并提出在满足工程陆域使用要求的前提下将水道增加18.75%宽度和水道护岸施工方案由“先填后挖”的封闭式施工工艺改为开放式施工工艺。结果表明：生态优先的条件下，优化后的水道技术方案不仅有效保障了湾内水体交换及污染物扩散，而且进一步降低了工程实施对潮间带生物、游泳动物等周边海洋生物资源的影响，生态经济综合效益更优，其成果可为类似工程提供借鉴。     

近岸滩涂区海堤口门尺寸优化数值分析

针对近岸滩涂区建设海堤过程中需进行海堤口门设置，建立近岸滩涂区数学模型作为研究手段，应用水动力和水质模型模拟海堤所在滩涂区的水动力条件和海堤所围水体与外海交换情况，研究海堤口门尺寸大小与口门处水流流速、所围水体的交换时间、交换率的关系。计算结果表明：近岸滩涂区受地形高程的影响，在落潮阶段大部分滩涂区均有露滩现象，在该区域建设海堤时，当口门设计尺寸超过100 m时，可保证通过口门处的水流最大流速控制在1 m·s以下，也可实现在1个潮周期海堤内部的水体全部下泄至外海，与外海的水体实现100%交换率，为后期海堤口门设置提供决策依据。     

车用燃料电池堆低温停机吹扫试验研究

质子交换膜燃料电池停机吹扫是保证电池在低温环境下安全存储与正常启动的重要方法。为实现快速停机吹扫，且满足-40℃无损存储与低温启动的要求，本文首先构建了吹扫过程水平衡模型，对吹扫过程水的产生和移除进行分析；其次，对吹扫主要参数进行敏感性分析，确定了电池温度为强敏感性参数，增湿温度为中敏感性参数，气体流量为弱敏感性参数；再次，对吹扫结果进行30次-40℃/60℃的冻结/解冻循环试验，并对试验后电池进行物理形貌和电化学分析；最后，进行了-40℃低温启动验证。结果表明，通过对吹扫参数的优化大幅缩短了低温停机吹扫时间，吹扫后的电池在-40℃低温存储后性能未见衰减，形貌无明显变化，且吹扫后的电池能够实现-40℃低温启动。     

铝基复合材料制氢性能与安全性研究

铝水解制氢技术具有储氢密度高、安全、产物环境友好等优势，成为最具竞争力的制氢技术之一，能满足特种场景下燃料电池的供氢需求。本文中通过高能球磨工艺制备了铝基复合材料85%Al-9%LiAlH4-3%Bi-3%NaCl，研究其在不同场景下的制氢性能和特种环境下的安全性，并通过设计、制造铝水反应制氢装置实现了氢气流量的稳定供应。结果表明，在50℃温度下，铝基复合材料最大产氢量可达1 435 mL/g，火烧实验中能保持良好的阻燃效果，所设计的铝水反应制氢装置可实现氢气0.8 L/min流量的稳定供应，可满足低功率燃料电池的使用要求。     

气体扩散层分层设计对PEMFC电堆性能影响研究

为了改善电堆不同电池单元之间的温度、反应物等的均匀性从而改善电堆性能和提升寿命，本文提出了一种在电堆不同电池单元气体扩散层设置不同的梯度孔隙率的改进方案。通过建立包含5层单电池的三维、非等温、单相的短电堆模型进行分析，研究发现孔隙率为0.4-0.5-0.6-0.5-0.4的方案可以最大程度改善边缘层和中间层单电池之间温度、氧气浓度、水浓度、膜电流密度等的差值，即提高电堆内部均匀性，且在缺气工况条件下亦是如此。