基于单/双点线性化的质子交换膜燃料电池发动机温度预测控制研究

在已有的45 k W级质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)发动机模型的基础上,将电堆冷却液旁通阀开度、大循环旁通阀开度、水泵转速、风扇开度设定为操控变量,电堆温度设定为输出量,分别设计了单点线性化全工况预测控制(Model Predictive Control,MPC)控制器和两点线性化双MPC控制器,对PEMFC发动机电堆温度进行控制和分析。在相同的仿真环境条件下,分别运行两种控制算法进行仿真运算,并对其结果进行对比分析。仿真试验结果表明,两点线性化双MPC控制的控制效果优于单点线性化全工况MPC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.     

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...     

质子交换膜燃料电池堆运行参数优化设计

采用田口法对质子交换膜燃料电池堆的运行参数进行优化,利用L16(45)正交表安排试验方案,在5kW质子交换膜燃料电池堆上进行电堆性能测试.对电堆输出特性的信噪比(SN比)进行方差分析,结果表明气体压力和电堆温度是高度显著因素.给出了运行参数的优化值及电堆最佳性能的置信区间,并进行了试验验证.     

水冷PEMFC热管理系统建模和控制

为了维持质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)工作在合理的温度区间,文章首先建立了PEMFC热管理系统的电堆温度模型和电堆冷却回路模型,然后建立了PEMFC本体模型,并进行了本体模型的验证,采用基于Bang-Bang控制的热管理控制策略,并进行了离线仿真和快速控制原型试验。结果表明:在不同的电流负载变化的情况下,电堆能够很好地保持在目标温度(70±1)℃,散热器冷却水温度保持在目标温度(70±2)℃,达到了预期的控制效果。     

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。     

倾角安装对电堆性能影响的研究

作为新能源汽车发展新方向,氢燃料电池商用车最近几年在中国取得了快速发展。质子交换膜燃料电池工作温度较低,如果电堆在整车上的安装方式不当,可能导致生成的液态水不能顺利排出而造成电堆水淹,从而影响燃料电池发动机工作的稳定性。目前电堆在整车上的安装方式与排水的影响还未受到研究者的充分重视。本文开展了燃料电池发动机在不同方向上的倾角运行试验,用以模拟整车在坡道上行驶时发动机倾斜可能带来的影响。试验结果表明,发动机在不同方向倾斜角度运行对性能的稳定影响不同,某些方向倾斜安装会造成排水不畅,从而影响性能稳定性。经过分析表明,对于电堆氢气、空气的流场设计不同、分配管设计不同等,燃料电池系统在整车上的安装需遵循利于排水的原则,条件允许的情况下,按照一定方向进行倾斜安装,以利于液态水管理,提升燃料电池发动机工作稳定性和耐久性。     

质子交换膜燃料电池电堆封装设计综述

为了保证质子交换膜燃料电池（PEMFC）电堆的输出性能、密封性、可靠性和使用寿命,需要对电堆的封装力和封装结构进行理论计算和设计优化。通过建立PEMFC电堆的等效刚度力学模型及相关经验公式,研究了膜电极组件（MEA）接触电阻、气体扩散层（GDL）孔隙率、电堆密封性和抗冲击性与电堆封装力之间的关系。针对电堆封装力的有限元仿真,研究了基于等效面积和等效刚度的仿真优化方法。最后,阐述了电堆封装结构设计方法和结构优化方法。结果表明,基于等效刚度力学模型和经验公式,可以在较短的时间内完成电堆封装力的理论计算,提高了开发效率。同时,采用有限元仿真方法,可以较为准确和直观地完成电堆封装力的设计优化。采用拓扑优化和封装力自补偿计算方法,提高了电堆封装结构设计的合理性。     

车用PEMFC电堆低温起动试验研究

根据质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆起动和停机的控制策略,建造了PEMFC电堆低温起动平台。用20mm厚的软橡塑泡沫、聚苯乙烯和真空绝缘板将电堆密封,在-10℃环境舱内分别进行保温试验研究;当电堆中最冷的电池阴极催化层的温度达到触发温度(0℃)时,起动并加载PEMFC电堆至某一低温起动试验工况。试验结果揭示了PEMFC电堆低温起动的某些规律,为燃料电池汽车的商业化提供技术基础。     

车用质子交换膜燃料电池系统技术现状

详细介绍了车用质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统的组成,描述了目前国内外PEMFC系统的技术状态及技术指标.     

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。     

质子交换膜燃料电池(PEMFC)移动电源技术

燃料电池(FC)是一个新兴的研究领域。质子交换膜燃料电池(PEMFC)技术目前正处于实验室研究开发和逐渐走向实用化的阶段。介绍了PEMFC的单电池组成和工作原理,分析了PEMFC的技术发展及其特点,提出了新型PEMFC移动电源系统的体系结构,详细研究了PEMFC移动电源研发的关键技术,并指出了PEMFC移动电源技术的发展趋势。     

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堆阴极进气系统模拟及优化

车用质子交换膜燃料电池堆进气系统的布置对其性能有着重要的影响。将实际燃料电池阴极进气系统进行简化,采用Fluent软件对不同的阴极进气形式进行模拟分析。结果表明,采用两头双进口进气的布置方案或者高压系统可以使得电堆内的不均匀性得到显著改善,但采用高压系统会导致电堆效率下降。     

世界燃料电池车的发展动向(一)--日本氢能与燃料电池实证规划(JHFC project)

日本经济产业省于2004年启动了旨在加速质子交换膜（PEMFC)燃料电池实用化的氢能与燃料电池实证规划JHFC Project （Japan Hydrogen ＆ Fuel Cell Demonslration Project)，预计在4年中完成。其中以日本汽车研究所为主体实施“燃料电池汽车（FCV）实证研究”，以财团法人工程振兴协会(ENAA)为主体实施“燃料电池车用氢能供应设备实证研究”。     

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。     

基于计算流体力学的大型质子交换膜燃料电池电堆歧管尺寸优化分析

为了提高大型质子交换膜燃料电池（PEMFC）电堆的配气均匀性，基于单电池模拟结果建立了由300片多孔介质堆栈组成的电堆模型，利用计算流体力学（CFD）技术研究了歧管宽度对大型电堆内压强降及反应物浓度的影响。结果表明：增大进气歧管宽度会使电堆内压强降和反应物浓度均匀性略微变差；相对于进气歧管，排气歧管尺寸对电堆性能影响更大；阳极侧，压强降和反应物浓度的均匀性与排气歧管宽度成正比。     

燃料电池发动机用金属流场板电堆性能的试验研究

对某型金属流场板燃料电池电堆进行了性能试验,对其特性曲线和单电池一致性进行了分析。结果表明,该电堆最大功率27.5 kW,对应电压78 V,单电池一致性随着电流负载的增大而下降。对比该电堆与某石墨流场板燃料电池电堆表明,在相同电流密度下前者单电池电压低于后者,但单电池一致性比后者好。     

质子交换膜燃料电池双极板材料及制备综述

质子交换膜燃料电池(PEMFC)的发展显示出了它成为清洁、高效和可靠电源的潜力。双极板(BP)作为PEMFC的关键部件之一,具有提供电气连接、输送反应气体、消散反应热、去除副产物的作用,但也是制约PEMFC成本的主要因素之一。根据双极板材料的不同可以分为金属双极板、石墨双极板和复合材料双极板,本文综述了双极板材料(金属、无孔石墨和复合材料)及其制备工艺。其中,金属双极板因其优异的机械和物理性能,与无孔石墨及复合材料相比具有较强的成本优势,在乘用车应用中备受关注,但其制造工艺和耐腐蚀性是金属双极板的主要关注点。未来,开发出优良的耐蚀性和导电性涂层或新型的双极板金属材料将极大地促进PEMFC在乘用车领域的应用。