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基于集成经验模态分解和极限学习机的质子交换膜燃料电池寿命预测
1
作者 陈景文 杨淇 +2 位作者 兰天一 华志广 赵冬冬 《太阳能学报》 北大核心 2025年第2期135-141,共7页
基于数据驱动的预测方法可实现质子交换膜燃料电池(PEMFC)的寿命预测。为提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)寿命预测精度,提出将集成经验模态分解(EEMD)和粒子群算法(PSO)优化极限学习机(ELM)相结合的PEMFC剩余使用寿命预测方法。首先,采... 基于数据驱动的预测方法可实现质子交换膜燃料电池(PEMFC)的寿命预测。为提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)寿命预测精度,提出将集成经验模态分解(EEMD)和粒子群算法(PSO)优化极限学习机(ELM)相结合的PEMFC剩余使用寿命预测方法。首先,采用移动平均滤波法在滤除噪声和尖峰的同时,保留原始数据的主要趋势;其次,通过EEMD对原始数据进行多时间尺度分解,得到不同时间尺度下PEMFC的老化信息;最后,将分解后的本征模函数分别通过PSO优化的ELM模型进行预测,能在保证预测精度的情况下降低运算复杂度。通过与经典的极限学习机模型预测结果进行对比,该方法能更加准确地预测PEMFC的老化趋势。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 预测 经验模态分解 极限学习机
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阳极多口进气方式对空冷型质子交换膜燃料电池水热特性的影响
2
作者 雷基林 戈志晖 +3 位作者 李杰 刘懿 刘锋 夏臻玮 《内燃机工程》 北大核心 2025年第1期100-108,共9页
为研究空冷型质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)内部水热特性,改善电池内部水、热等物理性质的均匀性,提出了阳极多口进气的方式。基于单通蛇形流道进气方式,提出了四种进气方式,并建立了三维模型进行计算... 为研究空冷型质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)内部水热特性,改善电池内部水、热等物理性质的均匀性,提出了阳极多口进气的方式。基于单通蛇形流道进气方式,提出了四种进气方式,并建立了三维模型进行计算分析。结果表明:在0.635 V电压下,使用多口进气的方式均能够提升质子交换膜燃料电池的输出性能,改善膜电流密度、膜水含量、阳极催化层氢气含量、阳极催化层水含量的均匀性,但同侧进气的方式温度均匀性较差。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 阳极进气优化 数值模拟 水热特性
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质子交换膜燃料电池双极板流动结构仿生设计探究
3
作者 石自航 杨亚晶 +1 位作者 魏衍举 张晨杨 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第4期70-80,共11页
针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)内部燃料分布不均匀以及水管理能力不足导致的性能受限问题,基于海棠叶的叶脉结构,设计了一种新型仿生流场,采用数值方法深入研究了其性能。首先,通过观察海棠叶脉的自然流动形态,设计仿生流场;然后,通过... 针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)内部燃料分布不均匀以及水管理能力不足导致的性能受限问题,基于海棠叶的叶脉结构,设计了一种新型仿生流场,采用数值方法深入研究了其性能。首先,通过观察海棠叶脉的自然流动形态,设计仿生流场;然后,通过数值模拟对比分析仿生流场、传统蛇形流场和平行流场的流场性能;最后,探究极限电流密度、峰值功率密度及内部氧气和电流密度的分布特性。研究结果表明:与传统的蛇形流场和平行流场相比,仿生流场的压降更低,催化层氧气浓度分布更均匀,供气质量更高;相较于平行流场和蛇形流场,仿生流场的电池极限电流密度分别提升了35.42%、6.81%,峰值功率密度分别增加了29.71%、5.22%,且除水能力较平行流场有所提升。该研究为PEMFC流场设计的优化提供了新思路,对提升燃料电池的整体性能和效率具有重要的实际应用价值。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 仿生流场 海棠叶脉 双极板
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运行参数对质子交换膜燃料电池堆耐久性影响的实验研究
4
作者 蔡赛杰 朱昊宁 +2 位作者 张卓 陈俊宏 陶文铨 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第5期1-11,共11页
针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)在多变工况下的耐久性较差的问题,研究了氢燃料电池电堆老化过程中的气体分配、电压恢复和电压衰减速率规律、单片电池膜电极参数之间的差异和电池老化之间的关系。基于新欧洲驾驶循环标准工况制定了耐久... 针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)在多变工况下的耐久性较差的问题,研究了氢燃料电池电堆老化过程中的气体分配、电压恢复和电压衰减速率规律、单片电池膜电极参数之间的差异和电池老化之间的关系。基于新欧洲驾驶循环标准工况制定了耐久性测试流程,在自行设计的8片PEMFC电堆上进行了80 h加速老化测试。实验结果显示,电堆基准电压的平均衰减速率为1.4 mV/h,考虑重启造成的水热状态恢复引起的电压上升,电堆的平均衰减速率降低为0.55 mV/h。各膜电极老化前后的电化学反应面积变化在7%~12%,但其他膜电极指标存在显著差异,表明水热状态存在较大差异。从空气分配特性看,单电池空气侧的流量分布及电压衰减速率呈双峰分布,且随着流量增大,峰值差异加大,流量高点对应的电压衰减速率达到最高,表明老化速率与空气侧流量正相关。靠近端板的电池老化程度明显高于平均水平,但电压衰减速率并非最大,表明其主要经历了可逆老化,较高的电压恢复速率也验证了这一点,中间电池的老化速率都在0.6 mV/h左右。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 耐久性 加速老化测试 膜电极老化
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质子交换膜燃料电池阴极催化层微观结构表征研究进展
5
作者 李薛茹 马哲杰 李平 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第2期812-821,共10页
氢质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells,PEMFCs)具有无污染、高效率等特点,是理想的零碳排放发电装置,其成本、性能及耐用性与阴极催化层(cathode catalyst layer,CCL)的组成和结构密切相关。CCL主要由Pt/C催化剂... 氢质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells,PEMFCs)具有无污染、高效率等特点,是理想的零碳排放发电装置,其成本、性能及耐用性与阴极催化层(cathode catalyst layer,CCL)的组成和结构密切相关。CCL主要由Pt/C催化剂、离聚物和孔隙区域组成,其中碳载体传导电子,离聚物传导质子,孔隙传输反应气体,这种复杂构成对精准表征其微观结构进而揭示构效关系带来了极大挑战。本文总结了CCL微观结构表征的研究进展,从催化层形貌、孔隙结构、离聚物及Pt纳米粒子分布这四个方面的表征,详细阐释了针对CCL内不同构成部分的各类表征手段,指出单一的表征方法无法揭示CCL内部的复杂精细结构,需要联用多种表征手法从不同尺度和不同维度进行观测。发展对CCL微观结构表征的方法有助于全面阐释燃料电池运行过程中催化剂、反应气体和离聚物之间的相互作用机理,有助于提供真实结构参数以精准构建CCL计算模型,掌握催化层内质量传递、热量传递、质子及电子传导等信息,为燃料电池的性能提升和技术瓶颈突破提供科学支撑。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 阴极催化层 微观结构 表征技术
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基于AMESim的质子交换膜燃料电池测试系统仿真与实验分析
6
作者 周天鹏 牛礼民 +1 位作者 音建华 司铭 《汽车安全与节能学报》 北大核心 2025年第2期252-259,共8页
为了辅助燃料电池测试系统的开发以及运行参数调控,需要通过构建系统仿真模型进行系统关键参数匹配优化和性能分析评价,从而制定燃料电池测试系统的控制策略,提升系统的性能和可靠性。该文根据燃料电池堆测试台原理拓扑结构确定所需关... 为了辅助燃料电池测试系统的开发以及运行参数调控,需要通过构建系统仿真模型进行系统关键参数匹配优化和性能分析评价,从而制定燃料电池测试系统的控制策略,提升系统的性能和可靠性。该文根据燃料电池堆测试台原理拓扑结构确定所需关键零部件,建立零部件模型并搭建燃料电池测试系统仿真模型,并按照实验要求对系统模型中各零部件进行参数标定;通过模拟仿真对测试系统中关键性能参数输出结果进行预测和评估;并将仿真结果与实际测试数据进行对比分析。结果表明:燃料电池测试系统的实验数据与建立的模型仿真结果一致性较高,计算所得燃料电池的各项参数指标的平均绝对百分比误差最大为3.65%。该模型可用于燃料电池测试台的性能研究和控制策略优化,为测试系统开发以及提高燃料电池动态响应性能提供了有效的仿真工具支持。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 测试系统 高级工程建模与仿真平台(AMESim) 模型验证 评价分析
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质子交换膜燃料电池用氢气杂质检测技术进展
7
作者 徐广通 王亚敏 李霄霞 《石油炼制与化工》 CAS 北大核心 2025年第1期1-10,共10页
氢能作为洁净可持续发展能源已成为世界各国未来能源体系的重要组成部分,也是全球实现碳减排的重要技术途径。质子交换膜燃料电池(PEMFC)是氢能利用的重要技术途径,保障PEMFC长周期安全运行对作为反应原料的氢气有特定的质量要求。概述... 氢能作为洁净可持续发展能源已成为世界各国未来能源体系的重要组成部分,也是全球实现碳减排的重要技术途径。质子交换膜燃料电池(PEMFC)是氢能利用的重要技术途径,保障PEMFC长周期安全运行对作为反应原料的氢气有特定的质量要求。概述了PEMFC对原料氢气的品质要求,介绍了国内外PEMFC用氢气检测技术及标准,综述了中石化石油化工科学研究院有限公司(简称石科院)在PEMFC用氢气杂质检测技术中的研究进展。石科院提出的预浓缩耦合气相色谱-硫化学发光检测器质谱检测器(GC-SCD MS)方案,在一次进样下可同时测定氢气中含硫化合物、甲醛和有机氯化物等组分含量,对硫化氢、甲醛和一氯甲烷的检测限分别为0.01,0.1,0.5 nmol/mol;提出的气相色谱-热导检测器火焰离子化检测器(GC-TCD FID)方案可以快速测定氢气中的永久性气体以及烃类化合物含量;提出的气相色谱-脉冲氦离子化检测器(GC-PDHID)方案可以快速测定氢气中的一氧化碳和二氧化碳含量。此外,石科院设计的多阀柱系统可较好地解决背景干扰问题,检测限达50 nmol/mol;采用光腔衰荡光谱(CRDS)测定氢气中的氨含量,检测限可达1.8 nmol/mol。以此为基础,制定了系列氢气中杂质检测的团体标准和国家标准,建立了国家首个通过CMA和CNAS认证的氢能检测实验室,在不同产氢工艺的杂质溯源、国家氢能示范城市建设以及2022年北京冬奥会氢气质量监测中得到应用。 展开更多
关键词 氢能 质子交换膜燃料电池 杂质检测 气相色谱 质谱
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高海拔环境下空冷质子交换膜燃料电池性能研究
8
作者 石强强 刘宏波 +3 位作者 秦江 刘海东 沈轶岭 谢佳乐 《太阳能学报》 北大核心 2025年第1期345-352,共8页
高海拔地区低温和低氧环境往往会对质子交换膜燃料电池(PEMFC)无人机(UAV)的启动和巡航工作造成困难。为研究环境变量对不同海拔高度PEMFC的性能影响,分别在200、3000、4000m高度下对燃料电池系统进行测试和分析。结果表明,随着海拔高... 高海拔地区低温和低氧环境往往会对质子交换膜燃料电池(PEMFC)无人机(UAV)的启动和巡航工作造成困难。为研究环境变量对不同海拔高度PEMFC的性能影响,分别在200、3000、4000m高度下对燃料电池系统进行测试和分析。结果表明,随着海拔高度的上升,PEMFC系统输出性能不断降低。在3000 m高度低湿条件下采取阴极进气加热,电堆最大电流密度由0.38 A/cm^(2)下降至0.33 A/cm^(2)。而在4000 m高度夜间相对高湿环境下,进气预热后电堆最大电流密度由0.32 A/cm^(2)提升至0.36 A/cm^(2)。同时,结合系统仿真分析,建立无人机PEMFC在不同海拔环境下的性能预测模型,电池性能预测与实验数据误差不超过5%,可用于准确预评估机载电池的性能。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 电流密度 含水量 氧含量 性能评估
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车用大功率质子交换膜燃料电池堆变负载电流下湿度控制
9
作者 兰子剑 代晓芳 +2 位作者 刘青山 陈轶嵩 付佩 《汽车安全与节能学报》 北大核心 2025年第1期127-135,共9页
为解决大功率质子交换膜燃料电池(PEMFC)变负载电流下湿度超调大的问题,该文对电池堆阴极流场湿度和阳极流场湿度均使用模糊自抗扰控制(ADRC)算法。根据水蒸气在电池堆内部的变化机理,建立了额定功率为150 kW的电池堆湿度模型并验证其... 为解决大功率质子交换膜燃料电池(PEMFC)变负载电流下湿度超调大的问题,该文对电池堆阴极流场湿度和阳极流场湿度均使用模糊自抗扰控制(ADRC)算法。根据水蒸气在电池堆内部的变化机理,建立了额定功率为150 kW的电池堆湿度模型并验证其准确性;随后分析比例-积分-微分(PID)算法的缺陷;最后以加湿器水质量流量为控制变量,对阴极流场湿度和阳极流场湿度均采用ADRC和模糊ADRC算法进行研究。结果表明:电流阶跃绝对幅度为50 A时,相比于PID,ADRC和模糊ADRC控制下的阴极流场湿度超调量分别减小15.5%和16.3%,阳极流场湿度超调量均减小70.3%;电流阶跃绝对幅度为100 A时,ADRC和模糊ADRC控制下的阴极流场湿度超调量分别减小45.0%和47.5%,阳极流场湿度超调量分别减小92.3%和92.4%。本研究揭示了大功率电池组湿度变化的机理,提出了保持水稳定性的方法,从而有效缓解电池组“水淹”和“膜干”问题。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(pemFC) 湿度控制 比例-积分-微分(PID) 模糊自抗扰控制(ADRC)
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质子交换膜燃料电池车辆安全分析
10
作者 谢先树 《汽车工艺与材料》 2025年第2期11-18,共8页
为解决质子交换膜燃料电池车辆的安全问题,运用故障树方法,分析了质子交换膜燃料电池车辆安全影响要素及燃料电池系统、动力电池、高压电气线路安全隐患,阐述了当前国内外质子交换膜燃料电池车辆储氢罐、氢气泄漏、动力电池、电气安全... 为解决质子交换膜燃料电池车辆的安全问题,运用故障树方法,分析了质子交换膜燃料电池车辆安全影响要素及燃料电池系统、动力电池、高压电气线路安全隐患,阐述了当前国内外质子交换膜燃料电池车辆储氢罐、氢气泄漏、动力电池、电气安全方面的防控策略及方法。研究发现,当前质子交换膜燃料电池车辆安全措施能够防控可预见的安全风险。 展开更多
关键词 质子交换膜 燃料电池 车辆安全 安全分析
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中国质子交换膜燃料电池行业市场现状及发展建议
11
作者 铁宇 王洪建 +2 位作者 金文龙 毛祥 邹戈阳 《油气与新能源》 2025年第1期17-23,共7页
作为氢能终端利用的主要手段,质子交换膜燃料电池广泛应用于交通、工业、建筑供能等领域,以支撑实现低碳、清洁发展模式。分析了“双碳”目标下质子交换膜燃料电池行业的发展现状及前景,明确了现存问题。研究发现,目前行业仍存在用氢价... 作为氢能终端利用的主要手段,质子交换膜燃料电池广泛应用于交通、工业、建筑供能等领域,以支撑实现低碳、清洁发展模式。分析了“双碳”目标下质子交换膜燃料电池行业的发展现状及前景,明确了现存问题。研究发现,目前行业仍存在用氢价格高、关键设备国产化水平低、耐久性差、加氢站等基础设施建设滞后等限制因素及现阶段市场空间小、企业内卷式恶性竞争、地区壁垒导致的行业非可持续发展等问题,需进一步完善相关政策、健全市场管理体系、加大研发力度、增强基础设施建设以降低各环节成本扩大质子交换膜燃料电池应用场景。 展开更多
关键词 氢燃料电池 氢能利用 质子交换膜 市场现状 发展建议
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质子交换膜燃料电池热管理系统建模及故障仿真 被引量：5
12
作者 雍加望 赵倩倩 冯能莲 《可再生能源》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期308-316,共9页
文章以质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)系统为研究对象,分析系统中各组成部件的工作机理,在MATLAB/Simulink软件中搭建了燃料电池电堆电压、阴极、质子交换膜、阳极以及温度的数学机理模型,同时使用Simul... 文章以质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)系统为研究对象,分析系统中各组成部件的工作机理,在MATLAB/Simulink软件中搭建了燃料电池电堆电压、阴极、质子交换膜、阳极以及温度的数学机理模型,同时使用Simulink/Simscape物理建模平台搭建热管理系统的物理模型,将两种模型集成为完整的PEMFC系统仿真模型。在所搭建的热管理系统模型中注入典型故障:散热器风扇故障和冷却液流量不足故障,对各故障模式下的燃料电池性能进行了分析。仿真结果表明:PEMFC系统模型结果与试验结果基本一致,验证了模型的合理性;通过对热管理系统故障进行仿真,可以清楚地了解故障发生的机理,为其故障诊断提供了参考依据。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 热管理系统 Simulink/Simscape 建模 故障仿真
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基于NGO-CNN-BiLSTM神经网络的动态质子交换膜燃料电池剩余使用寿命预测 被引量：1
13
作者 许亮 任圆圆 李俊芳 《汽车工程师》 2024年第3期1-7,共7页
为解决质子交换膜燃料电池(PEMFC)剩余使用寿命(RUL)预测精度不高的问题,提出了一种基于北方苍鹰优化(NGO)、卷积神经网络(CNN)和双向长短时记忆(BiLSTM)神经网络的动态燃料电池RUL预测模型。首先,利用NGO对CNN-BiLSTM模型的学习率、隐... 为解决质子交换膜燃料电池(PEMFC)剩余使用寿命(RUL)预测精度不高的问题,提出了一种基于北方苍鹰优化(NGO)、卷积神经网络(CNN)和双向长短时记忆(BiLSTM)神经网络的动态燃料电池RUL预测模型。首先,利用NGO对CNN-BiLSTM模型的学习率、隐藏节点及正则化系数进行寻优,然后,通过CNN-BiLSTM模型的卷积层对输入数据进行特征提取,输入到BiLSTM层进行时序建模和预测。同时,利用小波阈值去噪算法对原始数据进行平滑处理,采用皮尔逊相关系数提取模型输入变量,并搭建NGO-CNN-BiLSTM神经网络功率预测模型。仿真验证结果表明,该方法预测精度达99.49%,高于其他对比模型的预测精度。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 NGO-CNN-BiLSTM网络 剩余使用寿命预测
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基于蜂窝仿生流场的质子交换膜燃料电池的性能研究及优化
14
作者 张凌云 赵雷 +5 位作者 卢家鹏 陈辉 朱学军 杨涛 王诚 杜星 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2106-2116,共11页
为了增强质子交换膜燃料电池(PEMFCs)内部燃料分布的均匀性与水管理能力,本文研究了一种新型的基于仿生结构的蜂窝仿生流场。首先,根据蜂窝结构特征,搭建出三维多相流非等温几何模型并确立PEMFC的数学模型;其次,采用计算流体动力学Fluen... 为了增强质子交换膜燃料电池(PEMFCs)内部燃料分布的均匀性与水管理能力,本文研究了一种新型的基于仿生结构的蜂窝仿生流场。首先,根据蜂窝结构特征,搭建出三维多相流非等温几何模型并确立PEMFC的数学模型;其次,采用计算流体动力学Fluent软件对模型进行无关性与有效性验证,并对蜂窝仿生流场和常规平行流场的电池性能和燃料分布进行了模拟分析;最后,对比极化性能、气体流速分布、燃料与液态水组分浓度和电流密度分布,验证了蜂窝仿生流场设计的有效性。研究结果表明:采用蜂窝仿生流场的电池峰值功率密度比常规平行流场高15.6%,其内部水管理能力和燃料分布均匀性均强于平行流场;左端进气的蜂窝仿生流场比采用上端进气的蜂窝仿生流场在气体通路内具有更均匀的气体压力,可有效避免流道内产生局部涡流,其峰值功率密度可以达到0.3933 W/cm2。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 蜂窝仿生流场 压降 水管理
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质子交换膜燃料电池直流道内液滴传输研究
15
作者 王翠表 孙峰 +3 位作者 苏丹丹 秦帅昌 聂旭亮 董小平 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期61-67,共7页
建立质子交换膜燃料电池(PEMFC)的二维直流道模型,分析液滴在流道内的产生、破裂及传输全过程,探究进气速度、气体扩散层表面亲疏水性以及挡板结构参数等关键性因素对液滴传输特性的影响。仿真结果表明,提高进气速度有助于强化液滴的去... 建立质子交换膜燃料电池(PEMFC)的二维直流道模型,分析液滴在流道内的产生、破裂及传输全过程,探究进气速度、气体扩散层表面亲疏水性以及挡板结构参数等关键性因素对液滴传输特性的影响。仿真结果表明,提高进气速度有助于强化液滴的去除效果,但过高的气体流速会将液滴推向气体扩散层表面,造成液滴累积;亲水性较强的气体扩散层表面导致液滴严重坍塌形变,堵塞气体扩散层孔隙;液滴在疏水性气体扩散层表面流动速度相对较快,壁面附着力小,利于流道排水;增大挡板堵塞率可提高挡板下方及后方区域气体流速,提高液滴吹扫能力;挡板表面亲疏水性对流道内液滴去除效果影响较弱。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 有限元 接触角 水管理 流场 流速
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质子交换膜燃料电池泡沫金属流场传质性能
16
作者 蔡永华 陈凌宇 魏帆 《汽车工程学报》 2024年第4期614-621,共8页
建立泡沫金属流场的三维完整形态,通过三维数值模拟进行研究,结果表明,泡沫金属流场可以有效地降低浓度极化损失,从而提高燃料电池在大电流密度下的性能,且与增加的输出功率密度相比,相应的泵送功率损失可以忽略不计。同时,在泡沫金属... 建立泡沫金属流场的三维完整形态,通过三维数值模拟进行研究,结果表明,泡沫金属流场可以有效地降低浓度极化损失,从而提高燃料电池在大电流密度下的性能,且与增加的输出功率密度相比,相应的泵送功率损失可以忽略不计。同时,在泡沫金属流场作用下,质子交换膜燃料电池内部的氧气浓度分布比传统的直流道的燃料电池更加均匀。通过台架试验,观测了泡沫流场中的液态水的流动状态,并通过三维数值模拟,得到了与试验相似的流动现象,且与传统直流道流场对比,泡沫金属流场对燃料电池水淹现象的改善有很大的帮助。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 泡沫金属流场 形态重建 数值模拟
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质子交换膜燃料电池退化机制及寿命预测方法综述 被引量：3
17
作者 章雷其 林沁 +5 位作者 刘敏 吴启亮 张雪松 赵波 胡亮 杨志宾 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期265-276,共12页
故障诊断与寿命预测是解决质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统寿命短、成本高的有效方法。综述了PEMFC系统的退化机制,包括质子交换膜、催化层、扩散层等各个组件的退化机理。从本征因素和外部因素两方面总结了影响PEMFC系统老化的影响因素... 故障诊断与寿命预测是解决质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统寿命短、成本高的有效方法。综述了PEMFC系统的退化机制,包括质子交换膜、催化层、扩散层等各个组件的退化机理。从本征因素和外部因素两方面总结了影响PEMFC系统老化的影响因素,特别是在运行管理过程中操作不当会加速PEMFC系统老化。介绍了表征PEMFC老化程度的常用退化性能指标,退化性能指标的选择对寿命预测方法的研究有重要意义,介绍了不同指标的优缺点以及适用情况。从模型驱动方法、数据驱动方法和混合驱动方法3方面介绍了常见的PEMFC系统寿命预测方法。模型驱动和数据驱动方法各有优缺点,混合方法可结合二者优点并提高预测的精度和准确性。最后展望了预测研究的未来发展方向。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 故障分析与寿命预测 剩余使用寿命 退化机制 退化性
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基于阿基米德优化算法对质子交换膜燃料电池的模型参数估计
18
作者 姚斌 《时代汽车》 2024年第10期124-126,共3页
随着新能源汽车市场占有率不断提高,燃料电池电动汽车也在不断地发展,质子交换膜燃料电池作为其关键部件之一,设计制造成本尤为重要。在文章研究中,提出了一种新的模型识别方法,用于质子交换膜燃料电池的最佳参数识别。所提出的方法使... 随着新能源汽车市场占有率不断提高,燃料电池电动汽车也在不断地发展,质子交换膜燃料电池作为其关键部件之一,设计制造成本尤为重要。在文章研究中,提出了一种新的模型识别方法,用于质子交换膜燃料电池的最佳参数识别。所提出的方法使用了改进型阿基米德设计优化算法,然后在实验研究中,实施了该设计的模型,并将结果与一些众所周知的方法进行比较。最终结果表明,所提出的方法对于Nexa模型的误差值为0.10,比较其他算法中,本研究提供了最佳解决方案。 展开更多
关键词 阿基米德优化算法 质子交换膜燃料电池 模型 仿真
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质子交换膜燃料电池随行波流场设计与传质特性 被引量：1
19
作者 朱鑫宁 王茜 +3 位作者 刘荣康 朱思明 张剑波 周伟 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期351-359,共9页
为了提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)的膜电极的传质性能与电池的功率密度,设计了一种以圆弧凹面作为强化传质结构的随行波流场板。结合铣削工艺,实现了随行波流场结构的制造。采用计算流体动力学软件,建立包括随行波流场与膜电极在内的... 为了提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)的膜电极的传质性能与电池的功率密度,设计了一种以圆弧凹面作为强化传质结构的随行波流场板。结合铣削工艺,实现了随行波流场结构的制造。采用计算流体动力学软件,建立包括随行波流场与膜电极在内的燃料电池三维模型。实验验证了该模型的准确性。探索了强化传质结构对电池内部速度场、浓度场及电场的分布规律,分析了电池性能的提升效果。结果表明:与流道深宽0.6 mm×0.8 mm的常规流场相比,该文的随行波流场的平均流速提升了27.7%,压损降低了19.2%,双极板—气体扩散层界面的氧气含量提升了1.44%,出口的排水速率增大16.7%,功率密度提升了8.6%。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(pemFC) 随行波流场 传质性能 功率密度
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质子交换膜燃料电池在线监测方法研究进展 被引量：1
20
作者 李兰心 潘牧 郭伟 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期103-116,共14页
质子交换膜燃料电池作为一种高效、无污染的新一代发电技术在近年来得到广泛关注,但是其寿命问题依然严重制约其商业应用。通过对燃料电池状态进行在线监测来实现电池的快速故障诊断,是延长电池寿命的极有效的途径之一。本文对近年来质... 质子交换膜燃料电池作为一种高效、无污染的新一代发电技术在近年来得到广泛关注,但是其寿命问题依然严重制约其商业应用。通过对燃料电池状态进行在线监测来实现电池的快速故障诊断,是延长电池寿命的极有效的途径之一。本文对近年来质子交换膜燃料电池在线监测方向的文章进行了总结,并按照故障检测方法(包括极化曲线、循环伏安法、电化学阻抗谱等)进行分类讨论。同时,根据实际应用情况将单一检测方法和多种结合检测方法进行文献综述。另外,在总结现有的在线监测方法的基础上,本文提出了未来燃料电池在线监测需要解决的问题并进行展望。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 燃料电池电堆 在线监测 故障诊断 电化学阻抗谱
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