不同参数对质子交换膜燃料电池输出特性的影响

针对质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)的性能主要受到物理参数影响的问题,通过FLUENT软件建立燃料电池动力学模型,以对物理参数进行研究,得到了直行多流道单体质子交换膜燃料电池的极化曲线并对输出性能进行对比.结果表明:升高工作温度、升高运行压力以及降低...     

燃料电池发动机冷启动进气预热系统性能研究

为了分析冷启动过程中质子交换膜燃料电池发动机的空气加热系统的工作性能,采用ε-NTU方法和CFD仿真技术得到了双流程换热器内部的温度分布,研究了冷却液温度和流量对整体散热器的换热性能的影响。通过比较发现模拟值与测试数据的误差小于10%,表明仿真模型和采用多孔介质模型的研究方法的可行性。根据仿真结果,采用遗传算法得到了该系统采用的铝制散热器的冷却液的最优参数组合,研究结果为优化空气预热系统,提高散热器的冷却效率提供了指导。     

燃料电池式乙醇传感器的研制

利用燃料电池反应原理制备乙醇传感器,可精确检测呼气中乙醇浓度,并对烟雾、汽油等典型的干扰气体具有优异的选择性.传感器电极采用价格低廉、物理化学性质稳定的磺化聚α-甲基苯乙烯制固体质子交换膜作为载体材料,降低了传感器的制造成本,并用硅酸乙酯处理质子交换膜负载二氧化硅以改善膜的亲水吸水性能.传感器采用全固态方式装配,避免了液态电化学传感器的电解液泄漏问题.传感器电极采用丝网印刷工艺制备,提高了电极尺寸的一致性、催化剂的分散度和电极的强度,改善了传感器的稳定性,提高了生产效率.     

质子交换膜燃料电池的三维流场技术研究进展

流场板是质子交换膜燃料电池的核心组件之一,其流场结构直接影响着反应气体的传输分配以及燃料电池的排水与散热性能.常规流场往往存在水分布不均和局部热点的现象,容易导致燃料电池输出性能退化,甚至造成系统崩溃.三维流场具有优异的传质传热特性,能有效提高质子交换膜燃料电池性能,已成为当前研究热点.根据流场结构形式的不同,三维流场...     

质子交换膜燃料电池密封系统热力耦合仿真研究

温度影响质子交换膜燃料电池（PEMFC）的密封性能和力学行为,因而影响其使用寿命和可靠性。为研究PEMFC在热力耦合下的密封性能和力学行为,建立PEMFC单电池和多电池结构的二维模型,研究密封系统在不同工作温度下的应力-应变分布,讨论橡胶密封圈压缩比、双极板错位和密封垫尺寸对PEMFC密封性能和力学性能的影响。结果表明：温度对密封圈的Mises应力和膜电极组件（MEA）框架接触压力有很大影响;在不同工作温度下单电池和多电池结构的密封性能相似,应力和接触压力分布差别也不大,因此单电池结构的研究结论可以推广到多电池结构;随着橡胶密封圈压缩比和密封圈尺寸的增加,燃料电池密封性能得到改善;而双极板错位会加剧MEA框架的变形;高应力区出现在橡胶密封圈的横截面内部,容易导致局部应力集中和密封失效。     

基于系统辨识的PEMFC温度非线性建模与预测

针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)等一类具有严重非线性的复杂被控对象，提出一种基于模糊模型的模糊预测算法，并对PEMFC系统进行建模。在建模过程中，采用离线学习和在线修正辨识出对象的模糊模型。其中，模型的参数通过模糊聚类初始化和离线反向传播算法进行学习，必要时可通过在线调整后件参数，以使得模型的预测精度能满足实时控制的需要。仿真和实验结果表明了该模糊辨识建模方法具有建模简单、模型精度高等优点，亦证明了该算法的有效性和优越性。     

基于MEMS技术的微型质子交换膜燃料电池

介绍了微型质子交换膜燃料电池的基本工作原理.依据当前微型燃料电池的发展现状,重点探讨基于MEMS工艺的微型燃料电池微流场板、膜电极集合体等基本构件制造过程,提出了其中的关键技术和瓶颈问题.分析了微型质子交换膜燃料电池的微组装和系统集成技术,针对其中存在的问题,提出相关研究方向和解决方案.结合实例,对微型质子交换膜燃料电池的应用领域和应用形式进行了总结和展望.     

金属极板燃料电池电堆接触压力的分布规律

燃料电池电堆装配质量影响反应气体密封、电堆内阻和流道侵入,从而影响整个电堆系统的性能。基于商用有限元软件ANSYS,研究了包括端板、密封垫圈在内的金属极板质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆三维装配模型的仿真建模方法,分析了层叠式电堆组件间接触压力分布及其传递规律。组装了金属极板燃料电池实验电堆,并进行了电堆装配实验,验证了本文建模方法的准确性。     

表面形貌对燃料电池密封件接触特性的影响*

为探究燃料电池密封件表面形貌对密封接触特性的影响,采用Weierstrass-Mandelbrot分形函数表征密封件的表面形貌,基于Majumdar-Bhushan接触模型构建考虑密封件表面形貌的二维有限元模型。研究接触—一次线性加载—卸载—二次线性加载4个步骤下光滑表面与粗糙表面的接触特性,基于上述模型,研究材料硬度对燃料电池密封性能的影响。研究结果表明：粗糙表面二次加载后其应力分布均匀度低于第一次,且其2次加载后应力分布均匀度均低于光滑表面;粗糙表面二次加载后其最高应力与最大接触压力较第一次分别增加14.29%与89.29%,而光滑表面几乎维持不变;对于粗糙表面,其硬度越高,泄漏率越低,且其降低幅度随硬度增大而减小。     

基于磁场的质子交换膜燃料电池故障诊断方法

故障诊断作为解决质子交换膜燃料电池（Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC）的安全和寿命问题的重要途径之一,备受研究人员关注。然而在当前PEMFC诊断中,对其早期故障诊断的研究较少,而在亟需早期故障诊断以便及时进行维护控制的PEMFC应用领域,如燃料电池汽车等,在故障发生早期对其进行精确诊断极其重要。该文针对现有PEMFC早期故障诊断方法匮乏问题,提出一种基于磁场的PEMFC故障诊断方法。首先建立PEMFC三维仿真模型,研究燃料电池性能变化与其外部磁场间关联机制,在此基础上搭建燃料电池磁场检测系统,并构建卷积神经网络（Convolutional neural network,CNN）对采集的磁场数据进行分析,验证其在包括水淹、膜干等不同PEMFC故障中的早期诊断效果。结果表明,采用基于磁场数据和卷积神经网络的故障诊断方法,可实现燃料电池不同程度、不同类型故障的在线识别和早期诊断。研究结果验证了磁场数据用于PEMFC故障诊断的可行性,对促进PEMFC故障诊断方法进一步发展、提升PEMFC系统可靠性和耐久性具有重要意义。