质子交换膜燃料电池的建模与控制

针对目前PEMFC数学模型复杂难解和不能用于实际控制的弊端,综述了PEMFC系统建模,说明了PEMFC建模的发展趋势;分析了PEMFC控制的特点和发展趋势,从实时控制的工程角度出发,提出了PEMFC系统控制的新方案。     

PEMFC氢能发电机电气特性测试与分析

PEMFC氢能发电机电气特性测试既是检验PEMFC氢能发电机集成技术的重要手段,也是PEMFC氢能发电机应用的基础。笔者对5kW级PEMFC氢能发电机进行了测试,得到了发电机的静态输出特性和动态输出特性;在获得大量实测数据的基础上,针对发电机的不同应用场合,利用曲线拟合的方法分别得到了PEMFC氢能发电机在多种工况条件下的输出特性曲线,给出了相应的输出特性函数计算方法,分析了发电机的动、静态特性和电气特性,并对PEMFC氢能发电机的实际应用给出前瞻性的结论。[0]     

质子交换膜燃料电池冷启动机理及冷启动策略

本文在文献的基础上阐述了质子交换膜燃料电池(PEMFC)的冷启动机理,并分析了PEMFC典型的冷启动过程.在此基础上,讨论和归纳了PEMFC的冷启动影响因素,归纳出了影响PEMFC冷启动过程的关键因素,并将现有的PEMFC冷启动策略按照自启动和辅助启动两大类别分别论述了各种冷启动策略的原理,对其优缺点加以评述.     

PEMFC分布式发电在地下工程中的应用研究

本文提出在现有地下工程中,采用PEMFC发电机取代柴油电站,构成一个没有排烟、不需伪装的清洁高效电源作为备用电源势在必行.概述了PEMFC发电系统,并指出PEMFC分布式发电为最佳选择,分析了应用PEMFC分布式发电须要考虑的问题,最后以某工程为例对PEMFC分布式发电规划进行探讨.     

质子交换膜燃料电池的建模与输出特性研究

质子交换膜燃料电池（PEMFC）作为一种重要的燃料电池,对于发展新型清洁能源以及改善环境有着重要的意义。针对其数学模型与仿真方法展开了研究。首先简单介绍了PEMFC 的原理与特性,并构建了PEMFC系统的数学模型,模型主要包括燃料电池模型与气体改革者模型。然后以MATLAB的SIMULINK为平台依据上述模型建立了PEMFC的仿真模型,并利用仿真模型分析了PEMFC在负载变化情况下的输出特性以及燃料变化特性,结果表明,PEMFC能够快速地响应负载的变化,输出特性良好。     

质子交换膜燃料电池电堆系统建模与控制研究

首先介绍质子交换膜燃料电池(PEMFC)的单体结构和工作原理,并针对PEMFC电堆系统的复杂性,提出PEMFC电堆系统结构,系统结构包含PEMFC反应物供应、过程调节、水/热管理、输出调节和系统控制。然后在已有的PEMFC机理模型和经验模型的基础上,详细分析PEMFC电堆系统的数学建模,给出PEMFC电堆系统结构条件的划分、变量空间的建立、参数的选择和模型辨识。最后讨论PEMFC电堆系统控制的现状和发展,研究PEMFC电堆系统控制的特点,从应用的角度出发,提出基于模糊推理控制和广义预测控制的PEMFC电堆系统控制的可行方案。     

PEMFC氢能发电系统现状与展望

氢能发电具有发电效率高、环境友好、无污染、无噪声等优点,成为继火电、水电、核电之后的第4代发电方式。介绍了PEMFC(质子交换膜燃料电池)氢能发电的原理、特点;展望了PEMFC氢能发电的应用前景;阐述了PEMFC氢能发电系统的结构组成;建立了PEMFC氢能发电机和PEMFC氢能发电站的概念。论述了PEMFC电堆及发电机集成关键技术和氢能发电实用化面临的制氢、储氢及氢气运输方式方法等技术问题、解决途径。提出了PEMFC氢能发电应用研究的几个技术课题。     

质子交换膜燃料电池电堆CFD仿真模型发展综述*

近年来,由于实验的研究时间长、成本高,因此许多不同的质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)单电池和电堆的计算模型和仿真得到了迅速发展,数值模拟在研究PEMFC的内部机理、输出性能等方面具有降低成本、提高效率等优势。介绍了PEMFC的运行机理,并利用计算流体力学(CFD)方法探讨了PEMFC的研究结果及研究进展,最后对利用数值模拟研究PEMFC进行了总结和展望,可对相关研究提供进一步的参考。     

日本质子交换膜燃料电池开发动向

质子交换膜燃料电池（PEMFC）因其诸多优点而成为各国竞相研发的重点。概述了日本国内为促进PEMFC的实用化及普及化,政府及产业界、学校所做的一系列研发推动工作;介绍了日本在PEMFC方面的有关研究课题。     

操作条件扰动在PEMFC性能优化中的应用

以质子交换膜燃料电池(PEMFC)单电池为研究对象,研究了电流短路、电流扰动以及空气流量扰动这三个操作条件扰动对PEMFC单电池的极化曲线和功率曲线的影响。研究结果表明,电流短路能够有效提高PEMFC的输出性能,尤其是在大电流情况下,输出电压最高可提高62.96%,输出功率最高可提高30.36%;电流向上扰动和空气流量向下扰动在大电流下均可以提高PEMFC的输出性能,在小电流下对PEMFC的性能影响不明显。     

质子交换膜燃料电池设计与制作

燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的装置,当外部持续供给燃料和氧化剂时,燃料电池可以连续发电。以小功率质子交换膜燃料电池为设计目标,介绍了燃料电池的工作原理,对双极板结构、膜电极、绝缘板、密封装置、散热装置、集流装置、电压调整功率模板等重要部件及质子交换膜燃料电池整体结构进行了设计。通过样机测试,参数达到了设计要求,并进一步讨论了设计要点。     

质子交换膜燃料电池的开发和应用

简述了质子交换膜燃料电池的发展历史、工作原理、商业应用进展和与其它燃料电池性能的对比。质子交换膜燃料电池是最具商业前景的电动车电源,目前急需解决成本高和车载燃料和贮氢等技术问题。近10年内,该电池有望取得实质性进展。     

质子交换膜燃料电池技术在建筑中的应用分析

阐述了质子交换膜燃料电池和电池堆的基本工作原理和关键组件,提出了PEMFC技术应用于建筑物的热电联供的供能方式。对PEMFC供能的理论效率和实际效率、排放和噪声进行了讨论。实际应用证明,PEMFC热电联供方式具有能量转化效率高和废气排放量少等优点。     

质子交换膜燃料电池安全性能检测技术

燃料电池是一种将化学能通过化学反应直接转化成电能的装置,主要以氢气为燃料,氢气的燃烧性与爆炸性要求燃料电池具有较高的安全性.所研究的质子交换膜燃料电池检测装置能够满足质子交换膜燃料电池安全性能检测要求,根据试验过程中可能出现的危险性,实现仪器的智能控制.     

质子交换膜燃料电池流道设计

质子交换膜燃料电池(PEMFC)以其高效率、高比能量、低污染等优点被认为是一种适合人类发展和环境要求的理想电源.双极板(流场板)是质子交换膜燃料电池的重要部件,其质量占电池堆60%以上.流场板上的流道设计对电池性能、运行效率和制造成本有很大影响.系统地综述了现有的流道设计,剖析了流道的功能及其对电池性能的影响,并在此基础上讨论了流道设计的发展趋势.     

单电源燃料电池电动车的设计与控制研究

采用质子交换膜燃料电池(PEM FC)与人力相结合的动力系统,设计出一种仅由PEM FC供电的电动车。该系统针对PEM FC在电动车启动、爬坡时输出功率不能很好满足车辆要求的特性,采用人力补偿及合理的控制策略使PEM FC在高效率下运行,克服PEM FC作为独立电源供电的不足。理论分析和实物运行结果表明,该系统具有较高的能量效率和良好的运行稳定性。     

Modeling and testing of a 1.2‐kW Nexa fuel cell using bond graph methodology

Confronted by the energy and environmental challenges, fuel cells raise a lot of hope. Fuel cells are expected to be an important power source in the future, and the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) is one of the potential candidates, being highly suitable for certain applications. The electrochemical components, especially a fuel cell, are naturally multidisciplinary components rather well adapted to this approach: chemistry, electrochemistry, thermal and electrical engineering are involved. We propose a PEMFC model using the bond graph method. This model takes into account the different physicochemical phenomena in a fuel cell. The modeling of the activation layer (AL) and gas diffusion layer (GDL) of the cathode side is highlighted. This model is then validated by an experimental work where we have used a 1.2‐kW power PEMFC of the Nexa type from Ballard. The static characteristics of the fuel cell obtained by simulation are in good agreement with those of experiments and also from the literature. © 2015 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

自然资源对PEMFC汽车产业化的影响

具有高能量转换效率及环境友好性的质子交换膜燃料电池(PEMFC)被认为是具有潜力的汽车动力装置.然而对燃料电池汽车产业化而言,自然资源储量却是最重要的影响因素.本文在模拟燃料电池汽车产业化的基础上,从自然资源角度出发,讨论了催化剂、双极板以及质子交换膜等关键材料对燃料电池汽车产业化的影响.结果表明,将PEMFC铂载量降...     

军用便携式燃料电池技术发展

简述直接甲醇燃料电池(DMFC)、重整甲醇燃料电池(RMFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)和质子交换膜电池(PEMFC)在军用便携式电源中的研究进展,如优点(高比能量、静音和可靠性等)及面临的问题(催化剂稳定性、燃料转换效率和环境适应性等),并对发展前景进行展望。     

固体氧化物燃料电池与质子交换膜燃料电池联合系统的建模与仿真

建立一种新型的发电系统结构——固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)与质子交换膜燃料电池(Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)联合发电系统,在该联合系统中SOFC不但可产生电能,同时为PEMFC提供富氢的重整气产生额外电能,提高了燃料能量转换率,也节省了外置重整器的设备消耗。该文基于质量、能量平衡并耦合电化学知识建立了SOFC-PEMFC联合发电系统模型。详细讨论了系统参数(燃料利用率、空气与燃料流量比和燃料流量)对系统性能的影响。仿真结果表明,在本文设计工况下,SOFC-PEMFC联合发电系统的发电效率和系统能源综合利用效率分别为54％和723％,高于同一功率等级下的独立SOFC发电系统和重整器-PEMFC发电系统;另外,合理的空气与燃料流量比可以改善系统性能;SOFC燃料利用率为75％时,系统发电效率达到最大;燃料流量对系统发电效率基本没有影响。