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。     

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.     

研究型20kW燃料电池发动机的设计及试验

为研究开发高性能燃料电池发动机,设计了一台研究型20 kW燃料电池发动机。在此发动机上研究了空气系统压力、流量、温度参数对燃料电池性能的影响,同时测试了氢气侧压力降。发现在一定氢气过量系数下燃料电池堆氢气侧压力降与输出电流成线性关系,对于间接判定燃料电池堆内液态水过多提供了依据。     

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...     

车用燃料电池专用空压机的现状分析

车用燃料电池专用空压机作为电池阴极提供空气的设备,其性能直接决定整个燃料电池系统的效率。对比了几类空压机,发现离心式空压机各方面优势突出,更适合用于车用燃料电池。最后分析了其未来的发展趋势针对车用燃料电池对空压机的特殊要求,指出提高空压机性能的研究方向主要是提升永磁电机的高转速下转子的结构强度和轴承的稳定性,降低空压机的能量损失以及保证空压机良好的散热效果。     

基于燃料电池技术的新能源发展论述

现代工业的发展,需要更清洁的能源.燃料电池是一种等温并直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化为电能的新型发电装置,燃料电池不受热机效率的限制、能量转换效率高;无污染、无噪音,是继火电、水电、核电之后的第四种连续发电方式.介绍了燃料电池的工作原理,分类及特点,综述了世界燃料电池技术研究现状,分析了燃料电池技术的最新发展动向及应用价值.     

薄型流场对燃料电池性能影响的交流阻抗谱法研究

利用交流阻抗测试法对采用薄型流场板的氢气/空气质子交换膜燃料电池单电池进行了表征。实验结果表明,阴极侧流场深度的减小对燃料电池性能的影响几乎可以忽略,而阳极侧流场深度对燃料电池性能的影响则相对较大。对具备不同形式与深度的阳极流场的单电池进行交流阻抗测试和分析,并辅以极化曲线测试,发现阳极侧流场深度从1.0mm的单路蛇形流场降低至0.4mm后,燃料电池在大电流密度下的性能受到影响;当电流密度大于1200mA/cm2时,电池的浓差极化进一步加剧,导致电池的最大输出功率略有下降。尽管如此,由于极板总体厚度的减小,电池的体积比功率密度仍得到很大程度的提高。     

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。     

运行参数的动态控制对100 kW燃料电池系统效率及稳定性的影响

质子交换膜燃料电池运行过程中的功率输出,电流、电压输出,运行温度,向燃料电池输送的燃料氢气及氧化剂空气的流量、温度、湿度,冷却流体温度等运行参数之间可实现动态关联控制,对提高燃料电池运行效率及稳定性有重大影响。当燃料电池发电系统由怠速状态转向输出状态时,要求向燃料电池供应的燃料氢气、空气、冷却流体的流量也发生变化,并对其他运行参数(例如湿度、温度)实施动态控制,不但满足燃料电池功率输出变化的要求,而且可以达到提高燃料电池发电系统自身的燃料效率与运行稳定性的目的。     

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。     

RuO_2·nH_2O对质子交换膜燃料电池动态响应的影响

为了改善质子交换膜燃料电池在作为移动动力源时的动态响应,提出一种在质子交换膜燃料电池中引入RuO2·nH2O的方法,使质子交换膜燃料电池具备了超级电容器功能.首先以溶胶-凝胶法合成了RuO2·nH2O水溶胶,以提拉法将Nafion膜表面附上一层RuO2·nH2O;将此膜制成膜电极,通过对电极的循环伏安测试和对电池的稳态性能测试的结果证明了RuO2·nH2O的加入没有影响Pt的活性,对电池的稳态性能没有负面影响;通过对电极作多电位电势阶跃计时电流测试和脉冲电流下的电压响应测试,结果显示了RuO2·nH2O作为电容材料加入到质子交换膜燃料电池的膜电极中,在电池瞬间加载时可以缓冲电池电压大幅度衰减的现象,起到了改善电池动态响应的作用.     

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-燃气轮机混合发电装置研发

实践中,因燃料电池具备燃气轮机所构成的混合发电的天然优势,燃气电池与燃气轮机所构成的混合发电装置,在分布式发电领域具有广阔的应用前景。为了有效降低研发项目的风险,形成对其相关性能的研究,通过对燃料电池以及燃气轮机的混合装置进行分析和研究,明确了燃料电池-燃气轮机混合发电的原理以及其结构和控制的参数设计,为类似燃料电池与燃气轮机的混合发电装置的研发提供了可供参考的经验。     

大容量锂空气电池备受关注

对于未来新能源汽车的发展,无论是混合动力,还是燃料电池电动等,均需要高性能电池发挥功用。而目前发展的瓶颈即是电池容量的不足,不过新的锂空气电池技术有望彻底解决这一问题。     

燃料电池双极板材料及其流场研究进展

燃料电池因其具有效率高、操作温度低、功率密度高并且启动速度快等优点,使其成为在移动和静置电源中很有前途的零排放动力源;双极板是燃料电池的关键部件之一,不但影响电池的性能,也是影响电池制作成本的关键因素;而高成本正是影响燃料电池走向实用化的一大障碍。针对如何降低燃料电池的生产成本,减少电池堆的重量和体积及将流道设计最佳化的问题,综述了双极板的具体材料,并对这些材料的特点进行了分析;同时,论述了双极板的流场形式,在此基础上对其不同流场形式的优缺点进行了比较,并对一些改进流场和新型流场做了介绍,这将对燃料电池的研究设计工作提供一定的参考。     

基于485总线的电动汽车能源管理系统开发

介绍了一个基于485总线的分布式能源管理系统,探讨了对电动车上的锂蓄电池和燃料电池的管理,可以显著地检测和改善电池组工作性能,提高电池的使用寿命。     

活性铜阳极原电池型氧气传感器

使用活性铜电极作为阳极、以金电极为阴极、以KOH溶液为电解液，制备了原电池型氧气传感器，并对活性铜电极的制备进行了细致的考察。实验表明：以电镀铜锌合金为基础，在质量分数为10％的KOH溶液中除去合金中的锌组分，所得到的多孔活性铜具有较高的活性，所制传感器性能稳定，在氧气体积分数为0～30％的范围内，传感器输出具有较好的线性，以空气条件为零点的传感器，对体积分数为18％的氧气响应时间小于15s．以活性铜为阳极的原电池型氧气传感器不受空气中CO2的影响。     

质子交换膜燃料电池的一维气体扩散模型研究

目前对质子交换膜燃料电池(PEMFC)的系统性能进行分析时,多采用集总参数模型。它无法体现电池内部结构对系统性能的影响。本文建立了PEMFC沿膜厚方向的一维结构模型,通过分析在电池阴、阳极的气体扩散规律,研究气源压力、温度对电池输出电压的影响。通过与不同条件下的实验结果以及集总参数模型进行比较,本文的仿真结果更加符合实验结果,适用范围更广,可为车用燃料电池的优化和控制提供可靠依据。     

客车用燃料电池发动机耐久性研究

燃料电池发动机的耐久性是目前燃料电池汽车应用的关键技术问题之一。通过对客车动力平台用燃料电池发动机在实际道路运行数据的分析,以及燃料电池单堆在实验室条件下的耐久性测试结果的对比,研究目前燃料电池发动机的耐久性。新源动力开发的燃料电池发动机在客车实际运行条件下累计达到1500h,客车行驶里程累计20000km,在常用工况点(120A)性能衰减速度45μV/h,总体衰减不到7%;另一方面,实验室条件下进行单电堆1000h动态寿命考核,电堆表现出良好的耐久性,性能衰减速度为12μV/h。通过对两项结果的对比分析,认为燃料电池发动机中支持系统能力不足是其性能下降速度相对较快的重要原因,通过对支持系统能力的优化提高,可以提升燃料电池发动机的耐久性。     

燃料电池混合动力系统建模及能量管理算法仿真

燃料电池混合动力系统包括燃料电池发动机、直流直流变换器(Direct current to direct current converter, DCDC)、镍氢动力电池和电动机等部件.根据台架试验数据建立燃料电池混合动力系统模型.模型考虑燃料电池性能衰减、总线电压对电动机转矩和效率的影响、DCDC效率和动态过程以及动力电池充放电内阻特性.燃料电池因长时间运行而造成的性能衰减将导致能量管理算法失效.DCDC效率在公交工况下变化不大,其动态过程可以用一阶延迟环节近似.动力电池充放电内阻影响等效氢气消耗量的计算.总线电压对电动机效率与转矩的影响可以用修正系数代替考虑.能量管理算法采用动力电池荷电状态(State of charge, SOC)稳态平衡和燃料电池动态功率补偿相结合的方法,以保持动力电池SOC水平,并在加载过程中防止燃料电池功率突变.仿真结果表明,所建立的模型能反映实际工况中的功率分配情况,动力电池SOC维持在预定区域,燃料电池功率加载速率得到限制.进一步分析表明,随着燃料电池性能衰减,通过调整稳态平衡算法,可以维持SOC水平,保证整车动力性、经济性.