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质子交换膜厚度均有助于提高燃料电池输出电压,改善燃料电池的性能。研究结论将为PEMFC的设计和实际应用操作提供参考。     

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。     

质子交换膜燃料电池-四温位吸收式制冷机混合系统性能分析

建立质子交换膜燃料电池-四温位吸收式制冷机混合系统模型,该模型考虑包括燃料电池热力学和电化学不可逆性、吸收式制冷循环不可逆性在内的主要损失,导出系统总的输出功率和效率表达式,以及吸收式制冷循环的制冷量及制冷系数关系式。通过数值计算探讨混合电池系统的整体性能,分析不同运行工况参数对混合系统性能的影响规律,得出电流密度、输出功率、效率等重要参数的优化工作区间。系统对质子膜燃料电池的余热进行合理利用,使质子膜燃料电池混合系统总的输出功率以及效率都有了较大的提高。     

PEMFC性能研究与仿真

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)具有能量转换效率高、相对于传统发动机振动低和噪声低及使用可靠等优点,逐渐成为研究的重点。燃料电池的系统建模需要掌握电学、电化学、热力学、流体力学等知识,提高了系统研究的门槛和复杂度。为了研究质子交换膜燃料电池系统特性,借助AMESIM建立一种燃料电池模型,在此基础上,分析燃料电池的电学特性。发现质子交换膜的厚度、气体扩散层和空气流速对电池性能有影响。     

燃料电池空气系统的自适应模糊建模与控制

针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)的非线性和工作环境复杂性,提高燃料电池的工作效率在理论和实际应用方面显得尤为重要。根据PEMFC过氧比与输出净功率的关系,通过对质子交换膜燃料电池的空气供给系统进行控制,使系统过氧比达到最佳值,保证系统最大输出功率。对PEMFC空气供给系统状态方程进行输入输出线性化,并对线性化过程中零动态问题进行详细研究,确定系统内部动态的稳定性。在系统模型和参数未能被有效辨识的前提下,采用自适应模糊逻辑系统对空气供给系统中未建模动态进行建模,并设计出鲁棒控制器,李雅普诺夫稳定性分析导出自适应参数并证明系统跟踪误差的有界性。在不同电堆温度下进行实验验证,结果验证了该方法的有效性、鲁棒性和自适应性。     

车用燃料电池低温冷起动研究现状

提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)的低温冷起动性能,保证其在极寒天气下正常工作是开发燃料电池汽车的关键技术之一。简述PEMFC的低温损伤和冷起动失败原因,从吹扫、加热和负载控制策略3个方面分析提高冷起动性能的方法。最后通过对国内外PEMFC冷起动试验的分析,总结了目前测评研究的特点和不足,并对PEMFC冷起动性能研究的发展方向进行了分析。     

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。     

燃料电池空气供应系统条件敏感性研究

质子交换膜燃料电池的性能受运行条件参数影响较大,其中燃料电池发动机空气系统包含零部件多,电堆性能受空气路运行条件的影响较大,空气系统的标定工作任务繁重;针对质子交换膜燃料电池性能特性受空气路多参数影响大、标定任务繁重的问题,进行燃料电池空气系统的条件敏感性测试,研究燃料电池性能与空气温度、湿度、压力、流量的变化关系,分析空气路相关参数对燃料电池性能的影响机理。     

质子交换膜燃料电池双极板研究

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的连续发电装置,具有能量转换效率高、噪音低、结构简单、发电效率受负载变化影响小等优点,被公认为是21世纪最有发展前景的洁净、高效的发电技术。双极板是PEMFC的关键部件之一,其质量的好坏直接决定电池堆输出功率的大小和使用寿命的长短,其成本占电池堆总成本的40%左右,高成本正是PEMFC的商业化的一大障碍。本文研究了质子交换膜燃料电池双极板流道设计对气体分布均匀性及流道阻力的影响,本文的研究具有重要意义,为提高燃料电池性能提供了参考。     

质子交换膜燃料电池绑带式装配建模分析

绑带装配的质子交换膜燃料电池(PEMFC)较传统的螺杆式装配具有结构紧凑、功率密度高的特点。电池中膜电极(MEA)与极板接触压力对电池的性能至关重要。本文运用ABAQUS软件建立绑带型PEMFC的3维有限元模型,研究了绑带数量、厚度、分布以及端板圆角半径对MEA接触压力的影响规律。研究表明,对于车用440mm×135mm规格的金属极板电池,4根和5根绑带的MEA接触压力均匀性较好;端板圆角半径增大,MEA接触压力均匀性略有降低;绑带位置分布越不均匀,MEA接触压力均匀性越差。     

质子交换膜燃料电池水管理模型

水管理是质子交换膜燃料电池的关键技术之一。建立了包括电极扩散层模型、阴极催化剂层伪均质模型和质子交换膜水传递模型的一维稳态质子交换膜燃料电池水管理模型,得到的电池极化特性与试验结果吻合。在此基础上分析了电池温度和反应气体流量、压力、增湿温度和相对湿度等操作条件对电池性能的影响,为燃料电池发动机系统的仿真、优化和控制提供了一个良好的基础。     

国产质子交换膜燃料电池关键材料及部件的电池组性能

基于质子交换膜燃料电池(Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)技术的实际应用要求,针对其国产关键材料和部件(包括电催化剂、质子交换膜、炭纸、双极板)进行性能表征、电池组制造工艺开发和电池组应用性能研究,结果表明:国产炭纸、复合质子交换膜、复合催化剂以及薄型不锈钢双极板无论是在基本性能还是在电池组应用方面都达到了国外同类产品的水平,能够满足车用燃料电池发动机的要求。目前,复合质子交换膜产品已实现批量生产,炭纸和复合催化剂已具备批量制造能力,薄型不锈钢双极板的批量制造工艺和设备已进入开发阶段,采用这些国产材料和部件组装的PEMFC车用发动机正在进行实际应用考核。初步预计:通过这些国产关键材料和部件的应用,可以将PEMFC的材料成本降低50%以上,同时还可以大幅度提高电池性能,为推进我国燃料电池产品的实际应用奠定基础。     

高压质子交换膜燃料电池正交试验研究

燃料电池做为汽车动力源时,应能够在多变环境和不同工况下保持高效、稳定的工作状态.燃料电池在不同工况下,其运行参数对燃料电池本身性能的影响是不同的.为给燃料电池提供合适的工作条件,确保燃料电池在高效区运行.通过对高压质子交换膜燃料电池的正交试验研究,分析流量、压力和温度等运行参数对高压燃料电池性能的影响,得到如下结论:空气流量对燃料电池性能的影响较小,随着电流的增加,影响有所增加;空气压力的影响略大,并且在小电流时,这种影响比较显著;氢气压力(压力差)的影响始终很小,几乎可以认为没有影响;燃料电池工作温度对燃料电池性能的影响仍然十分大,并且随着温度的升高,其影响越来越大;随着电流的加大,燃料电池温度的影响也逐渐增大,在高电流状态下,几乎是唯一重要的影响因素.     

微型直接甲醇燃料电池阴极集流板多孔结构设计

针对自呼吸微型直接甲醇燃料电池阴极氧气传质效率低和性能差等问题,对微型直接甲醇燃料电池阴极集流板多孔结构进行了设计和实验研究.通过建立甲醇燃料电池阴极模型,分析了集流板开孔形状和开孔率的变化对电池性能的影响,指出开孔形状对阴极电流几乎没有影响,开孔率在一定范围内变化时阴极电流变化较小.然后对得出的结果进行了实验验证.提...     

质子交换膜燃料电池加湿技术研究

质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆的加湿效果不仅影响电堆的输出性能,还决定着电堆的稳定性,从而影响PEMFC的性能和寿命。本文介绍了多种不同的加湿方式,并比较了各种加湿技术的特点,为PEMFC加湿方式的最优选择提供了依据。     

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。     

车用质子交换膜燃料电池动态建模与仿真分析

基于质子交换膜燃料电池（PEMFC）工作机理的分析,考察工作过程中影响其输出特性的5个主要因素（包括理想电动势、欧姆极化电压、活化极化电压、浓度差极化电压和辅助系统电压）,建立了PEMFC的动态数学模型,利用Matlab/Simulink仿真平台对该模型进行了仿真,结果表明,模型输出能有效反映PEMFC的电压输出特性,为PEMFC控制系统的开发奠定了基础。     

PEMFC燃料电池三级电堆的装配分析

以提高PEMFC燃料电池电堆性能为目的,研究了电堆组装过程中加载方式和载荷对电堆接触电阻及电堆性能的影响。利用有限元分析软件ANSYS Workbench对三级电堆的装配过程进行有限元分析。分析了几种不同大小的载荷及不同的加载方式的装配对电堆性能的影响,对比了这几种情况下燃料电池堆的核心部件膜电极(MEA)组件的变形情况及应力分布情况,得出电堆的最佳装配载荷。该结果可为燃料电池电堆的装配提供较好的参考依据。     

锁紧螺栓数目及位置对PEMFC双极板变形影响

质子交换膜燃料电池的组装设计及方法对电池性能的优劣,有着非常重要的影响。燃料电池在组装时,由于受到螺栓锁紧时外力的作用,各组件之间容易产生变形。针对锁紧螺栓个数及位置,采用有限元ANSYS/WORKBENCH分析软件建立单质子交换膜燃料电池模型,对螺栓锁紧所造成的双极板内部位移变化情况进行数值模拟,获得双极板沿给定路径的位移变形分布和翘曲度情况,对比分析了锁紧螺栓数目及位置对双极板翘曲变形的影响,得出了最佳锁紧螺栓个数及位置,并提出了一种能提高质子交换膜燃料电池性能的封装方案。     

基于模糊对向传播网络的PEMFC建模

质子交换膜燃料电池是由一种质子导体聚合电解膜构成的燃料电池,作为21世纪的绿色环保能源,对质子交换膜燃料电池进行输出特性研究有助于改善其性能,提高其工作效率。对于这种离散非线性系统,文章将神经网络和模糊控制技术相结合,设计出了一种以模糊神经网络自适应控制系统为核心的建模方法,它是由模糊对向传播（FCP）网络辨识器构成,仿真结果表明该模型可行,而且模型精度较高,从而为设计PEMFC实时控制系统奠定了一定的基础。