质子交换膜燃料电池堆电气性能试验研究

对5 kW质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆的电压一电流特性、温度特性、压力特性、反应气体计量比特性等进行了测试.并从电化学热力学和动力学两个角度初步分析了各运行参数对电堆性能的影响机理.试验表明,适当升高温度和反应气体压力有利于改善PEMFC电堆的性能,氢气、空气计量比分别为1.2和2.5时,该电堆性能最好.     

质子交换膜燃料电池建模综述

综述了质子交换膜燃料电池(PEMFC)建模方法和模型类型。概述了PEMFC的机理模型和经验模型,详细介绍了电压模型、空气供应子系统模型、氢气供应子系统模型、水管理子系统模型和热管理子系统模型等,综述了国内外对PEMFC数学建模的研究现状,并对未来PEMFC数学模型的发展提出了展望。     

质子交换膜燃料电池建模研究综述

在分析质子交换膜燃料电池(PEMFC)运行机制的基础上,对PEMFC的建模研究进行综述.主要介绍了PEMFC的系统模型,并总结电压、阴极流量、阳极流量、膜水合、压缩机、供应管腔、回流管腔、散热器和增湿器九个子系统的国内外建模方法、研究成果及研究进展,并对各模型的适用条件及优势进行阐述,同时也对PEMFC建模的发展方向进行展望.所进行的研究综述对PEMFC系统模型的模型建立、开发研究及后续仿真分析有一定的理论价值与指导意义.     

质子交换膜燃料电池发展现状

介绍了质子交换膜燃料电池（PEMFC）的结构、组成和工作原理，叙述了不同质子交换膜的来源特点及导电性与膜参数的关系；对不同电极和电极催化剂性能作了评述；综述了目前几种氢的来源、优缺点及质子交换膜燃料电池有关问题的发展动向和前景。     

质子交换膜燃料电池系统开发及应用进展

本文简要叙述了质子交换膜燃料电池发电机理,列举了系统开发工作中所面临的富氢燃料转换,氢气安全贮存与稳定供给等若干课题。文章重点介绍了目前国外质子交换膜燃料电池系统开发及应用进展情况。     

质子交换膜燃料电池模型研究现状

对近十几年质子交换膜燃料电池在扩散层、催化层和膜的一维方向上、沿流道和MEA的厚度的二维方向上以及电池内整个三维方向的主要模型工作进行了简要介绍.指出模型工作可能的发展方向是:从微观角度更趋近真实地描述电池内部过程,以及发展用于复杂流场甚至电堆的全三维模型.     

电动车用质子交换膜燃料电池堆

组装了质子交换膜燃料电池堆。该电池堆的主体材料为石墨 ,由 1 3片单电池构成 ,其中每片单电池膜电极的有效面积为 2 0cm2 。以Pt/C为催化剂 ,膜电极中Pt用量为 0 .35mg·cm- 2 。以碳布为气体分散介质。电池堆的开路电压为1 2 .7V ,最大电流为 2 0A ,运行时的平均功率为 50W。迄今为止 ,该电池堆已平稳运行半年以上。用其驱动一台小型电动模型车 ,结果令人满意。该车平稳行驶时可承载重物 1 0 0kg     

燃料电池质子交换膜研究现状与展望

质子交换膜燃料电池是目前研究的热点之一,研究方向包括提高燃料电池效率、减少成本、提高耐久性等。作为质子交换膜燃料电池的核心部件,质子交换膜性能的好坏直接影响燃料电池的性能与寿命。文中首先概述了燃料电池质子交换膜的工作原理。随后,总结了燃料电池质子交换膜的分类,主要分为全氟磺酸质子交换膜、部分氟化聚合物质子交换膜、复合质子交换膜以及非氟化聚合物质子交换膜四大类,同时还简述了质子交换膜的制备工艺。最后,介绍了燃料电池质子交换膜的优化方案,主要包括有机/无机纳米复合质子交换膜、改进质子交换膜的骨架材料、调整质子交换膜的内部结构、机械增强型质子交换膜以及自增湿型质子交换膜。     

质子交换膜燃料电池热管理研究

论述了质子交换膜燃料电池热管理的重要性以及对电池性能的影响,指出了质子交换膜燃料电池热管理的设计要求,分析比较了目前燃料电池几种常用的冷却方式,介绍了燃料电池涉及电池温度的CFD模型以及温度控制仿真模型。     

质子交换膜燃料电池动态特性建模及仿真

建立了质子交换膜燃料电池(PEMFC)动态模型,分析在负载突变情况下PEMFC输出电压的动态响应特性。根据PEMFC电化学特性建立其稳态经验公式模型,利用实验数据确定模型中的相关经验参数,使得模型仿真结果与实验结果具有较高的吻合度。在PEMFC稳态模型的基础上结合理想气体状态方程的微分形式建立了PEMFC动态模型。通过设置负载阶跃,观察燃料电池动态响应特性,并设计相关实验进行验证。结果表明该动态模型能够较好地模拟燃料电池实际动态响应过程。     

PEMFC组件CCHM电极的制备与性能

CCHM(Catalyst Coated Hydrophobic membrane)是将催化剂涂覆在疏水膜上制备膜电极的一种新的制备模式,它具备了传统工艺CCM的优点,同时克服了制备CCM引起的膜变形的缺点,更加便于工业化的生产.研究了CCHM模式制备的电池电性能和稳定性,并与其它制备模式制备的电池电性能进行了比较,CCHM模式制备的电池电性能在600 mA/cm2下为0.63 V,与CCM模式制备的电池性能相近.电池的稳定性需要进一步提高.     

PEMFC空气膜增湿系统的性能

建立了质子交换膜燃料电池(PEMFC)和膜增湿器一维性能分析模型,模拟了空气流量、压力和温度等条件对PEM FC及膜增湿器性能的影响,模拟结果与实验数据吻合良好.根据模型对PEMFC膜增湿系统的非稳态性能进行了预测.空气进气温度的动态响应特性对膜内水含量梯度的影响显著,对膜内水的扩散系数几乎无影响.     

不同空间磁场分布对PEMFC工作性能的影响

通过在质子交换膜燃料电池(PEMFC)阳极侧分别垂直加载不同均匀度(南北极交替面、同一北极面)的同心圆磁场和不同梯度降的矩形单磁体与复合磁体,以此考察不同均匀度与不同磁场梯度降的磁场对PEMFC工作性能的影响。结果发现,在PEMFC阳极侧加载不同均匀度的磁场,都能不同程度地提高PEMFC的工作性能。当阳极侧垂直加载南北极交替的同心圆磁场时,PEMFC输出功率密度最好,达到69.71 mW/cm~2,功率密度提升百分比为7.9%,同一北极面磁场下的电池性能次之;当PEMFC置于不同梯度降(单磁体、复合磁体)磁场下时,其置于磁场梯度降大的复合磁体下的PEMFC输出功率密度较大,可以达到69.5 mW/cm~2,功率密度提升百分比为7.5%。     

装配扭矩对PEMFC性能的影响

建立质子交换膜燃料电池(PEMFC)的三维模型,通过有限元法分析不同装配压力下电池的形变和应力分布情况,研究不同装配扭矩对PEMFC性能的影响,得到该电池模型较好的装配扭矩范围。数值模拟得到螺栓装配会导致电池产生一定程度的翘曲变形,电池的变形是不均匀的。在装配扭矩为6～7 N·m时,流道与GDL接触区域的应力分布更均匀。在不同装配扭矩下,对电池进行性能测试,验证分析得到,当装配扭矩为7 N·m时,PEMFC性能最佳。     

反应气相对湿度对PEMFC性能的影响

反应气相对湿度影响电池内部水的输运和质子膜的质子传导率,合适的反应气湿度可改善电池性能.利用三维数值模型分析反应气相对湿度对直通流道和交叉流道质子交换膜燃料电池性能的影响.模拟结果表明,当阳极反应气相对湿度为100%时,低操作电压条件下,降低阴极反应气相对湿度有利于电池性能提高,然而在高操作电压条件下,电池性能随阴极相对湿度的增加而提高;当阴极反应气相对湿度为100%时,低操作电压条件下,降低阳极反应气相对湿度,电池性能提升,高操作电压条件下,电池性能不依赖于阳极反应气相对湿度.通过对电池内部局部传递特性的分析,从质子交换膜湿润性及阴极传质限制两方面分析探讨了反应气相对湿度对电池性能影响的原因.     

电动车用PEM燃料电池

简述了质子交换膜燃料电池 (PEMFC)的特点 ,重点介绍了近年来国内外开发PEMFC电动车取得的主要进展 ,以及发展PEMFC电动车需要解决的主要问题及对策。     

PEMFC双极板的材料及制备工艺综述

质子交换膜燃料电池(PEFMC)具有高效、环保等优点,是未来重要的新型能源。作为PEMFC的关键组件同时又是制约PEMFC发展的重要因素,价格低廉、性能优良的双极板研究和开发对于PEMFC的发展有着至关重要的作用。综合阐述了目前几类用于制备PEMFC双极板的材料及其制备工艺,对其利弊做出了分析,并讨论了双极板材料的未来发展方向。     

流场尺寸对质子交换膜燃料电池性能的影响

流场的形状和尺寸是设计双极板的核心。合理的流场既要确保电极各处均能获得充足的反应剂供应,同时又要保证反应产物水的排出。研究了不同流场尺寸对质子交换膜燃料电池性能的影响。实验结果表明:在一定范围内,随着开孔率的增加,电极与流场本相及接触电阻也逐渐增加;开孔率相近时,这一电阻相差不大。在相同开孔率的情况下,沟槽尺寸越小,电池性能越好。     

频繁启停对质子交换膜燃料电池堆性能的影响

以活性面积为330 cm2的电堆为研究对象,考察质子交换膜燃料电池(PEMFC)经历频繁启停操作后的性能衰减。反应气体的分布不均匀,会造成单片电池电压在氮气吹扫过程中下降速率不一致,甚至出现某一片或者几片电池出现反极的现象;PEMFC电堆在经历频繁的启停循环后,性能下降,且高电流密度区的电压衰减更快;随着启停循环的增多,性能的下降会变慢。当电流为100 A时,经历500次启停循环后,前200次启停循环的平均电压衰减速率为后300次衰减速率的3倍,而电堆中单片电池的均一性并未明显恶化。