空气流量对空冷燃料电池电堆性能的影响研究

空冷型氢燃料电池采用开放型阴极,具有自增湿、系统简单轻便等特点。为了揭示空气流量对输出性能的影响机制,对自组装的800 W空冷型燃料电池电堆进行了实验测试和数值分析,对比了不同空气风扇转速下电堆输出电压、净功率以及传质传热特性。结果表明：小电流条件下小空气流量可以保持电堆内较高的温度,减少活化损失,实现高净输出功率。然而,大电流条件下,小空气流量将导致电堆温度过高且分布不均匀。利用数值方法对组分和温度分布进行了可视化分析,结果表明低含水量引起的欧姆损失增加是限制输出功率的关键因素,通过提高风扇转速增加空气流量可以保证较好的冷却效果,从而提高含水量,减少欧姆损失。     

小区给水方式的又一设想——双层水柜水塔

本文在分析了屋顶水箱和水池-水泵-水塔两种给水方式特点的基础上,提出了设双层水柜水塔给水方式的设想,这不仅充分利用市政给水管网的余压,又确保了供水安全,节约了调节水池用地。文中以典型小区为例说明了双层水柜水塔给水方式在技术上的可行性及经济上的合理性,并初步探讨了它的使用范围和存在的问题。     

车用锂离子电池液冷式热管理系统实验研究

锂离子电池组的热管理对电动汽车的性能和安全性具有重要意义。基于多通道蛇形波纹管液冷式热管理系统,以200个18650型锂离子电池组为热管理对象,对电池在各种充放电倍率下所需的冷却液流量、泵功消耗以及热管理收益进行了实验研究。结果表明,热管理系统对动力电池在各种充放电应用条件下都具有较好的热管理效果,电池最大温度和最大温差基本可控制在40℃以下和5℃以内。提高冷却水流速对系统热管理能力的提升具有一定的效果,但是随着流速增大,热管理能力提升的边际效益也更趋明显;而系统运行所消耗的泵功增加导致了热管理收益随冷却水流速增加而大幅降低。从电池的性能安全以及热管理有效性的角度综合考虑,各充放电倍率下热管理系统的冷却水流速都是以保证电池安全和性能指标的最低流速为优。     

增强型地热系统研究综述

随着全球范围日益严重的能源和环境危机,寻找环境友好型的新型清洁能源成为世界各国的研究焦点.地热能具有稳定、连续、利用系数高等优点,增强型地热系统（enhanced geothermal system,EGS）作为资源丰富的新型清洁能源正在获得世界各国的广泛关注.目前EGS的研究方法主要有：（1）建立野外试验场进行直接的工程实践研究;（2）通过数值模拟进行理论分析研究.针对野外试验场的钻井探测、水力激发、微震监测、循环测试等工程研究以及数值模型模拟研究,对国内、外EGS的研究现状进行了介绍.数值模拟部分着重分析目前几种主要的热储层模型构建,包括规则裂隙网络模型、随机裂隙网络模型、等价多孔介质模型等,并且介绍了本实验室在双能量方程模型方面的研究情况.最后分析和展望了EGS研究的发展趋势,以期为我国EGS研发工作提供参考.     

减少排水管道埋深的几种方法

结合工程实例介绍了设截留池法、溢流井排放法和管道穿井法3种在排水管道设计中可减少管道埋深的处理方法,并对各种方法的适用条件,设计中需要注意的问题及相关设计参数的取值作了具体的说明。     

储能用锂电池模组主动式热管理系统性能研究

热管理对于保证电池模组的使用性能(包括安全性和寿命)具有重要意义.针对储能用方形锂离子电池模块,通过热流体模型仿真,研究了主动式风冷和液冷热管理系统性能.模块原串行式风冷方案被优化改进为串(并)行混合式风冷方案,提高了电池组温度场一致性,但对于降低最高温度作用有限,并发现液冷系统热管控性能明显优于风冷.还比较研究了风冷和液冷方案的能耗情况以及循环充放电过程中变流量工况对能耗的影响,发现空冷系统能耗约为液冷系统的6.2倍;变流量策略可以满足有效热管理的要求,而且降低了风冷系统24.3％的能耗和液冷系统19.7％的能耗.     

储能用LiFePO4锂离子电池的热安全特性

以方形磷酸铁锂(LiFePO4)锂离子电池为对象,研究充放电倍率、环境温度对电池性能的影响,确定电池热生成速率与荷电状态(SOC)的关系式.为寻找热安全的温度阈值,开展电池热失控实验.在适宜的温度区间(25～40℃)工作时,电池的热性能良好,内阻和热生成随着环境温度的升高而变小;电池正极极耳温度要高于负极极耳,正极极耳下方可作为实际储能系统温度监控的特征点.电池热失控过程自发热起始点温度约为86.0℃.     

电动汽车大功率快充对充电电缆温度的影响

电动汽车大功率快充时,充电电缆会承受较大的电流,同时产生大量的热量,使得电缆因热量累积而升温,缩短电缆使用寿命,甚至造成物理损坏而引发漏电等事故。本文建立充电电缆热过程的数值模型,对其温度场进行仿真模拟,发现在保持额定充电电流的情况下,标准电缆的安全性是可靠的,但若要进一步加大充电功率、充电电流,电缆绝缘层的温度会超出安全上限,无法安全工作,需要辅以额外的散热措施。     

锂离子电池石墨负极微结构数值重建及特征化分析

实际锂离子电池石墨负极由鳞片状石墨层叠而成, 具有明显的各向异性。本文基于椭球颗粒的模拟退火法对其进行三维微结构数值重建。重建微结构乃三相(孔或电解液、石墨和固体添加物)复合结构, 很好地再现了实际电极各向异性特征。对重构电极进行特征化分析, 得到了电极内固/孔相的连通率、比表面积以及孔径分布等信息; 发现石墨颗粒尺寸对电极特性有重要的影响: 椭球形石墨颗粒尺寸越大, 则重建微结构的平均孔径越大, 比表面积越小; 相对于赤道半径, 椭球颗粒的极半径对重建电极特性的影响更为明显。     

增强型地热系统水力压裂与声发射监测室内实验研究

增强型地热系统（enhanced geothermal system, EGS）以干热岩热能的开采和利用为目的,正逐渐成为世界各国的重点研究对象。除了建立EGS野外试验场开展实际场地研究和技术示范外,亦有必要开展相关的室内实验研究,研究或验证相关关键技术,为野外场地建设提供理论基础和技术支持。本课题组自主研发了模拟地下真实环境的实验系统,开展了尺寸为400 mm × 400 mm × 400 mm的花岗岩水力压裂实验,通过声发射事件监测到的声发射数据,分析了裂缝的扩展规律,并进行了初步的水力连通实验,探讨了各采出井的流量分配,研究了从注入井到生产井的水力连通特性。结果可为数值模拟提供基础数据,为野外试验场地的建设提供参考。