反应气体流量和背压对PEM燃料电池性能的影响

目的优化质子交换膜（PEM）燃料电池的操作参数，提高PEM燃料电池的性能和稳定性，降低成本．方法运用燃料电池测试站对有效面积为16cm^2的PEM燃料电池单体的伏安特性和功率密度进行了实验，分析了空气流量、氢气流量和背压对PEM燃料电池性能和功率密度的影响．结果试验结果发现：增大空气流量。燃料电池的性能可以持续提高；增大氢气的流量，电池性能先提高，但流量达到一定值后，性能几乎不变；增大电池背压，电池性能提高．结论电极的淹没现象主要存在于PEM燃料电池的阴极；实验条件下．氢气流量存在最佳值、     

氢-空交指流场PEM燃料电池特性研究

目的研究电池温度、加湿温度、气体流量对氢-空交指流场PEM电池性能的影响,优化操作参数,提高PEM燃料电池的性能和稳定性,降低成本,促进其实用化.方法运用燃料电池测试系统测量了PEM燃料电池的性能,分析了电池温度、加湿温度和气体流量对其性能的影响.结果单有氢气或空气加湿,质子交换膜不能充分湿润,燃料电池性能较低;当电池温度和加湿温度同时等于343 K时,电池性能最佳;实验条件下,空气流量为260 ml.cm-3时,最佳氢气流量为70 ml.cm-3.结论实验结果对PEM燃料电池的参数优化具有重要的参考作用,为其推广应用提供实践依据.     

等离子体制氢技术在汽车中的应用

等离子体制氢技术利用碳氢燃料和空气组成的浓混合气通过电弧放电区域时产生的等离子体中的活性自由基(如O、OH、O3等),引发部分氧化反应,生成富氢气体,它被认为是一种高效低成本的富氢气体或氢气的制造方法.综述了等离子体制氢技术在汽车应用中的发展现状,其中包括等离子体在燃料电池重整制氢装置、传统汽车发动机和车用发动机后处理装置中的应用.对等离子体制氢技术在汽车中的应用优势与不足进行了详尽剖析,提出了应用中需要解决的问题和对策.     

燃料电池电动汽车供氢系统的设计与实现

从工程实践的角度完成了燃料电池供氢系统的软、硬件,包括氢气供应装置和安全预警装置的设计与实现.在氢气供应流向控制部分,详细说明了氢气通道的设计及系统状态监测方案;在安全用气部分,详细阐述了整车氢气安全预警机制、系统各部件选型及安装分布.另外从硬件拓扑结构和软件协议规划的角度探讨了以CAN网络和光纤为媒质实现供氢系统控制的具体方法.     

气体流量对PEM燃料电池电流密度分布的影响

气体流量对质子交换膜(PEM)燃料电池的性能和运行成本具有重要的影响.利用燃料电池电流密度分布测量垫片对PEM燃料电池的电流密度分布进行了测量,分析了氢气流量和空气流量对其性能的影响.实验显示空气流量不足时,PEM燃料电池中所有局部电流密度都较低;增大空气流量,所有局部区域的电流密度都均匀增大;氢气流量不足时,入口附近局部电流密度较大,而出口附近局部电流密度几乎为零,电流密度分布曲线中出现局部电流密度快速降低区;增大氢气流量,入口附近局部电流密度增大,局部电流密度快速降低区域向气体出口处移动;当氢气流量大于120 sccm后,局部电流密度几乎不变;实验结果对PEM燃料电池操作参数和性能的优化具有重要的参考作用.     

汽车与车辆

氢动力汽车“首航”成功中国航天科技集团公司一院11所牵头研制的氢燃料电池动力汽车在航天一院进行首次正式行驶试验,并取得了圆满成功。这辆氢燃料电池动力汽车的动力系统采用该所自主研制的氢燃料电池发动机,并配以镍氢电池作为辅助动力。该所在完成发动机地面台架试验、整车集成与整车静态调试等阶段性工作后,对该车进行了首次路上行驶试验。行驶试验时间为1小时,行驶里程约20千米,最高时速40千米。试验过程中,该车顺利完成了混合动力启动、燃料电池驱动、纯蓄电池驱动等多种状态考核。燃料电池发动机、各分系统及整车的状态正常,工作协…     

基于氮氢混合气为燃料的PEMFC性能仿真分析与研究

建立以氮氢混合气(氮氢摩尔浓度比1∶3)为燃料的盲孔阳极PEMFC二维动态模型,研究分析燃料电池在阳极流道末端吹扫阀未工作状态下电流与电压随着时间的变化、阳极流道内氢气浓度随时间与空间的变化、吹扫阀控制策略对燃料电池输出特性的影响以及燃料效率随电压的变化。结果表明,当吹扫阀关闭且输出电压一定时,电池的输出电流能够在对应的特定值稳定工作一段时间后急剧下降,其次合理的设置吹扫阀的吹扫时间能够保证电池稳定的工作,当输出电压为0.62V时,燃料电池的效率约为53%,比文献中的实验值高56%。研究结果能够为使用氨气重整气为PEMFC燃料的可行性提供参考。     

NH3杂质对HT-PEM燃料电池性能的影响

目的研究氢燃料中存在NH3杂质时对高温质子交换膜燃料电池的影响.方法使用燃料电池测试系统测试了HT-PEM燃料电池的极化曲线和交流阻抗图谱,采用等效电路法获得了HT-PEM燃料电池的等效电路元件,并对被NH3毒化后的电池催化剂层进行了电子显微扫描,分析了氢燃料中NH3质量浓度、电池温度和使用时间对HT-PEM燃料电池性能的影响.结果氢燃料中NH3的存在改变了电池电极电化学反应界面的结构,阻碍了质子的传递,导致电池性能下降,并且被NH3毒化后HT-PEM燃料电池再通入纯净氢气后电池性能仍继续下降.结论氢燃料中的NH3对HT-PEM燃料电池有很强的毒化作用,主要体现在降低了电池电极电化学反应界面,同时,被NH3毒化后HT-PEM燃料电池性能很难恢复,这种损害是不可逆的.     

PEM燃料电池操作参数优化实验

质子交换膜(PEM)燃料电池操作参数的优化是提高其性能和稳定性的重要手段.介绍了燃料电池测试系统的主要功能和使用方法,并运用此系统试对PEM燃料电池动态特性进行了测试.分析了操作参数对PEM燃料电池性能的影响.研究结果发现仅加湿空气或氢气,电池电流密度低,为了获得良好的电池性能,空气和氢气必须同时加湿;电池的加热温度过高或过低,PEM燃料电池的电流密度都很低;加湿温度过低时的电池电流密度比加湿温度过高时的电池电流密度更低;电池温度343 K和加湿温度333 K时,燃料电池的电流密度最大;加大反应气体空气的流量,燃料电池的电流密度一直增大;而增大氢气流量时,电池的电流密度先增大,而后趋于平稳.实验结果对于促进PEM燃料电池的商业化具有重要意义.     

5 kW质子交换膜燃料电池堆之气体与水管理系统

开发了一个气体与水管理系统,藉以配合5kW质子交换膜燃料电池堆(Ballard 1310),使燃料电池的发电效率提升,并应用在小型运输工具之辅助动力装置(APU).气体与水管理系统包含4个子系统:氧化物供应系统、氢气供应系统、冷却系统与控制系统.原设计之各子系统中,感测组件过多以及管路过长,易出现热耗散及不均匀的现象,使供应气体温度下降.在新的简化设计中,减少各系统中的感测组件及缩短的管路,能有效提升供应气体之温度,提升燃料电池的性能.此外,电池效能会被在不同负载下的气体相对湿度与氢气消耗量影响,氢气消耗量在负载100A时较负载10A时多44%,故分析氢气于各负载下的消耗情形与气体相对湿度,有助于设计理想的氢气再循环机制,而提升氢气的使用效率.为使总输出功率可达10kW,后续工作将以另一5kW燃料电池堆系统与原系统结合二极管做串并联组装,且因两电池堆之效能输出几乎一致,故全系统将可进行长时间且稳定之高功率输出.实验结果显示在空气进口温度51℃与相对湿度54%时,电池堆最理想效能可达到65.5%.     

氢气在汽车燃油替代能源方面的应用

重点阐述氢气作为汽车替代能源方面的应用特点和应用方式.总结了氢气的制备和车载储存的方法及其技术难点.对燃料电池发动机、氢发动机和掺氢燃料发动机的最新技术进展以及面临的问题进行了分析研究和总结,并概括和预测了未来的发展方向.     

600MW双环式密封油发电机氢气纯度快速下降原因分析及处理

针对某厂三期2×600MW国产发电机组存在耗氢量大的问题进行研究。通过试验和分析,发现该类型机组的双环式密封油系统存在空侧密封油和氢侧密封油串油。溶解在密封油中的空气析出影响了发电机内氢气纯度,使得补排氢频繁,氢气耗量大。采用了降低密封油温度的方法,减缓了发电机内氢气纯度下降速度,有效地解决了耗氢量大的问题。     

船艇

“育鲲”号远洋教学实习船下水由大连海事大学投资建造的目前世界上最先进的专用远洋教学实习船“育鲲”号在武昌造船厂建成下水。该船的建造填补了我国航海高等学府无教学实习船的空白。“育鲲”号远洋教学实习船总长116米、型宽18米、型深8.35米、设计吃水5.4米,持续航行能力     

进气道喷氢对氢内燃机进气压力波动的影响规律

将一台排量为2.0 L的气道喷射汽油机改装为气道喷射的氢内燃机,通过台架试验研究喷氢时刻对于进气系统压力波动的影响机制,提出利用优化氢气喷射提高氢内燃机空气流量的方法。试验结果表明:氢气喷射会提高歧管压力并增强压力波动;歧管内压力不仅受本缸喷氢影响,还会受其他缸喷氢激励;低速时在下止点至进气门关闭的区间或与之相隔180℃A的区间喷射会有较大的空气流量,高速时仅在下止点至进气门关闭区间可以得到最大空气流量;利用氢气喷射可以获得4.4%(低速)至7.3%(高速)的空气流量提升。       

氢气振荡操作生产双峰聚乙烯的模拟

在单一工业气相流化床反应器内，提出以氢气振荡为操作手段制备双峰聚乙烯树脂的方法.研究了3种对氢敏感程度不同的茂金属催化剂Cp*2ZrCl2、(Ind)2ZrCl2和Cp(Ind)ZrCl2在反应器中的聚合动力学行为，以Flory分布函数描述单活性中心的相对分子质量分布.模拟结果表明，在氢气的振荡操作下可获得相对分子质量呈双峰分布的聚乙烯树脂；振荡的可操作性与催化剂的氢转移速率常数ktrH和相对氢转移速率常数（氢转移速率常数ktrH和链增长速率常数kp之比）密切相关，ktrH/kp和ktrH越大，树脂相对分子质量分布越容易通过改变氢气浓度来调节；氢气浓度切换所需时间越短，振荡操作生产双峰聚乙烯越容易实现.     

成山角水域动态自适应自主航行决策方法

为研究成山角分道通航制水域船舶自主航行方法，本文数字化了该水域交通环境，探究了碰撞危险度量化模型和动态避碰机理。建立了耦合船舶航向控制方法、非线性操纵运动模型和航线跟踪方法的自动航行模型。基于时序滚动提出了能适应目标船机动和自校正误差的自主航行决策方法，该方法考虑了避碰规则和良好船艺的要求。实验结果表明：本船可让清所有目标船并按计划航线航行；预设场景中，本船在31 s、3 762 s右转14°、5°可安全通过。本文提出的方法可为分道通航制水域的自主航行提供理论基础。     

反应气体流量对PEM燃料电池内部电流分布的影响

电流分布是PEM燃料电池的一个重要性能指标,在线测量电流分布有助于理解电池中的传递现象以及优化电池结构和操作参数.采用电流分布测量垫片技术,实验研究了反应气体流量对单蛇形流场PEM燃料电池内部电流分布的影响.实验结果表明,氢气或空气流量不足时电流密度沿气体流动方向降低;增大气体流量既有利于提高各区域的局部性能,又有利于电流密度的均匀分布.但当氢气流量增大到一定程度后,继续增大氢气流量对电流密度分布和燃料电池性能没有显著影响.     

一种提高氢气平均利用效率的整车控制策略

为提高燃料电池汽车的氢气平均利用效率,提出一种基于燃料电池老化状态的改进恒温器控制策略。利用最小二乘法拟合出燃料电池不同老化阶段的极化曲线;以提高氢气平均利用效率为目标,利用遗传算法不断地优化恒温器控制策略的规则参数;根据动力电池的电池荷电状态(SOC)与遗传算法优化出的规则参数确定燃料电池的输出功率大小,并利用采集到的800 h燃料电池汽车数据进行仿真。结果表明:在不同的循环工况下,提出的改进恒温器控制策略可使不同燃料电池老化阶段的氢气平均利用效率维持在较高的水平,与普通的恒温器控制策略相比,氢气平均利用效率最大可提高1.1%。根据燃料电池的老化状态和循环工况信息,及时调整恒温器的规则参数有利于提高整车氢气平均利用效率。     

世界上最快的氢燃料车问世

法国研制的Hysun 3000燃料电池车从柏林行驶到巴塞罗那仅仅用了2千克的氢燃料．创造了一个新的世界纪录，目前，还没有过汽车在仅使用氢燃料就跑这么远路程的先例。这种低消耗折合每100千米使用0.2升燃料，     

燃料电池空气供给系统中冷器建模仿真及实验测试分析

为研究氢燃料电池空气供给系统空气控制策略实现燃料电池电堆入口空气温度的控制以及降低寄生功率。针对某公司实际燃料电池空气供给系统中冷器进行了建模,在Matlab/Simulink平台上进行仿真,并用实际测试数据进行验证。通过实验分析不同因素对中冷器出口空气温度的影响。结果表明:1)所建立空气系统模型仿真与测试数据相吻合,具有可靠性。2)入口空气温度和流量以及中冷器冷却液流量与温度对中冷器出口空气温度有较大影响。3)当冷却液在某一流量时,可以达到最好散热性能,使中冷器效率最高并且使换热系统所消耗的功率最小。