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质子交换膜燃料电池电堆阳极饥饿反极的研究
1
作者 董文雅 潘建欣 郭伟 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期118-124,共7页
目前,质子交换膜燃料电池(PEMFC)反极研究主要通过单电池完成,反极过程没有考虑相邻电池的影响,与电堆实际情况并不完全相同.本文通过控制加湿度和过量系数等测试条件分析了5片PEMFC电堆阳极在水淹和缺气情况下的饥饿反极情况.结果表明... 目前,质子交换膜燃料电池(PEMFC)反极研究主要通过单电池完成,反极过程没有考虑相邻电池的影响,与电堆实际情况并不完全相同.本文通过控制加湿度和过量系数等测试条件分析了5片PEMFC电堆阳极在水淹和缺气情况下的饥饿反极情况.结果表明,在电堆阳极水淹情况下,反极单电池电压表现为缓慢下降到电解水平台然后迅速恢复的循环过程,性能恢复归因于水淹单电池阳极进出口压差上升使其液态水排出而氢气重新进入;在电堆阳极缺气情况下,反极单电池电压表现为迅速降低到碳腐蚀平台然后迅速恢复的循环过程,这是由于缺气单电池的阳极进出口压差下降使电堆内氢气重新分配.缺气反极电池电压会降低到碳腐蚀平台,因此会对电池性能造成不可逆的损害. 展开更多
关键词 阳极水淹 阳极缺气 质子交换膜燃料电池电堆
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质子交换膜燃料电池电堆温度特性的模糊建模 被引量：28
2
作者 李曦 曹广益 朱新坚 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第S1期187-188,共2页
根据PEMPC电堆温度控制的需要,建立了PEMFC电堆的工作温度与运行参量之间的定量关系模型,为建立面向控制的PEMFC温度非线性模型提供了一种新思路.在建模过程中,采用模糊辨识方法建立PEMFC控制系统的模糊模型,仿真和实验结果表明,该模糊... 根据PEMPC电堆温度控制的需要,建立了PEMFC电堆的工作温度与运行参量之间的定量关系模型,为建立面向控制的PEMFC温度非线性模型提供了一种新思路.在建模过程中,采用模糊辨识方法建立PEMFC控制系统的模糊模型,仿真和实验结果表明,该模糊辨识方法对质子交换膜燃料电池电堆的建模和控制提供了一条可供参考的途径. 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(PEM FC) 温度 辨识
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质子交换膜燃料电池电堆动态热传输模型 被引量：8
3
作者 邵庆龙 曹广益 朱新坚 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第8期1300-1303,共4页
基于能量守恒原理建立了电堆的动态热传输模型,比较全面地考虑了影响电堆热传输的因素.仿真结果表明,在不考虑冷却且反应气体输入流量略大于负载电流所需流量情况下,随负载电流的增大电堆温度快速上升;当电堆电流为常数时,随着提高输入... 基于能量守恒原理建立了电堆的动态热传输模型,比较全面地考虑了影响电堆热传输的因素.仿真结果表明,在不考虑冷却且反应气体输入流量略大于负载电流所需流量情况下,随负载电流的增大电堆温度快速上升;当电堆电流为常数时,随着提高输入气体的流量,电堆温度由不稳定状态逐渐过渡到稳定状态,且稳定值随之下降;另外,当加入冷却系统后,可以充分保证电堆在较理想的温度下运行.模型仿真结果与实验数据能够较好吻合. 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 电堆 热传输 动态模型
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国产质子交换膜燃料电池电堆研究 被引量：3
4
作者 张浩 杨代军 +2 位作者 李冰 钱铮 马建新 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期1248-1252,共5页
利用国产短支链,低等克当量(EW)值的全氟磺酸膜,分别采用自制Ir-V/C、Pt/C纳米催化剂及商业Pt/C催化剂为阳极制备膜电极(MEA),并组装成5kW的质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆。在常温(工作温度≤80℃)与中温(最高工作温度95℃)条件下对该... 利用国产短支链,低等克当量(EW)值的全氟磺酸膜,分别采用自制Ir-V/C、Pt/C纳米催化剂及商业Pt/C催化剂为阳极制备膜电极(MEA),并组装成5kW的质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆。在常温(工作温度≤80℃)与中温(最高工作温度95℃)条件下对该电堆进行测试。研究结果表明,在额定电流密度640mA/cm2下,电堆功率为5095W。电堆在常温与中温下分别运行了500h和200h,常温运行后电堆的功率较测试开始时上升了约2%。各类MEA性能和一致性都存在差异,使用Ir-V/C催化剂的MEA在中温条件下表现出最佳的性能。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 MEA一致性 Ir-V/C催化剂 中温
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基于仿射热模型的质子交换膜燃料电池电堆的热管理控制 被引量：2
5
作者 李曦 曹广益 +1 位作者 朱新坚 邵庆龙 《动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期443-446,共4页
质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆工作温度对电堆的性能和运行寿命有很大影响。为了实现质子交换膜燃料电池电堆温度的有效控制,根据电堆能量守恒原理建立了电堆动态热管理模型。由于该模型是具有参数不确定和易受外界干扰的非线性模型,为... 质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆工作温度对电堆的性能和运行寿命有很大影响。为了实现质子交换膜燃料电池电堆温度的有效控制,根据电堆能量守恒原理建立了电堆动态热管理模型。由于该模型是具有参数不确定和易受外界干扰的非线性模型,为此,采用了线性二次型优化控制和李亚普诺夫函数的递推设计方法设计了具有强鲁棒性的自适应控制器两种控制算法对电堆温度进行控制,数字测试验证了该算法的有效性。 展开更多
关键词 能源系统工程 质子交换膜燃料电池 热管理模型 自校正控制 线性二次型优化控制
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5kW级质子交换膜燃料电池电堆的制备及实验研究 被引量：2
6
作者 倪蕾蕾 《新型工业化》 2021年第2期229-231,共3页
首先研究了膜电极三合一组件(MEA)的制备工艺,对于活性面积为25cm^(2)的MEA,当电池运行在400mA/cm^(2)时,其功率密度为0.293W/cm^(2);当电池运行在600mA/cm^(2)时,其功率密度为0.408W/cm^(2)。基于上述MEA的实验数据,设计了5kW电堆MEA... 首先研究了膜电极三合一组件(MEA)的制备工艺,对于活性面积为25cm^(2)的MEA,当电池运行在400mA/cm^(2)时,其功率密度为0.293W/cm^(2);当电池运行在600mA/cm^(2)时,其功率密度为0.408W/cm^(2)。基于上述MEA的实验数据,设计了5kW电堆MEA和双极板。装配了具有50片MEA的5kW级质子交换膜燃料电池电堆,当电堆工作在150A时,其功率为5400W,当电堆工作在200A时,其功率为6770W。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 电堆 膜电极三合一组件 双极板
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基于非匹配的质子交换膜燃料电池电堆的性能控制
7
作者 李曦 卫东 +1 位作者 曹广益 朱新坚 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期1939-1942,共4页
质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆的温度系统是一类存在非匹配摄动和外干扰的多输入多输出非线性系统,且工作温度对电池的输出性能有较大的影响.为削弱此负面影响,采用输入输出线性化方法与变结构控制相结合的智能控制方法.仿真试验结果表... 质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆的温度系统是一类存在非匹配摄动和外干扰的多输入多输出非线性系统,且工作温度对电池的输出性能有较大的影响.为削弱此负面影响,采用输入输出线性化方法与变结构控制相结合的智能控制方法.仿真试验结果表明,温度对参数摄动和负荷干扰具有很强的鲁棒性,动态特性好,渐近稳定;温度得到稳定控制之后,设计衰减整定PID参数的常规控制器可较好地改善电池的输出性能. 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 变结构控制 温度 输出性能 PID控制器
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节温器布置形式对质子交换膜燃料电池电堆冷却性能的影响 被引量：7
8
作者 程子枫 李明 +2 位作者 郭勤 任雁 秦贵和 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2021年第1期25-30,共6页
运用一维仿真软件建立质子交换膜燃料电池液冷系统模型,研究了不同节温器布置形式对系统的性能影响。对某额定功率30 kW的燃料电池发动机在4个不同工况点进行液冷系统散热特性仿真:在节温器一进两出的布置形式下仿真结果与试验数据基本... 运用一维仿真软件建立质子交换膜燃料电池液冷系统模型,研究了不同节温器布置形式对系统的性能影响。对某额定功率30 kW的燃料电池发动机在4个不同工况点进行液冷系统散热特性仿真:在节温器一进两出的布置形式下仿真结果与试验数据基本一致,电堆出口温度仿真值与实测值相对误差分别为0.5%、1.5%、2.4%、4.9%;节温器两进一出的布置形式下液冷系统中冷却液温度变化平缓而均匀,前10 s和第10~50 s之间的温度变化率之差较一进两出形式低36.85%,更有利于电堆的长期高效运行。 展开更多
关键词 节温器 质子交换膜燃料电池 一维仿真 液冷系统
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高温质子交换膜燃料电池电堆端板拓扑优化 被引量：4
9
作者 王浩然 吴私 +4 位作者 杨林林 兰海兵 陈超 孙伟 宋学官 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期142-148,共7页
以实现高温质子交换膜燃料电池单电池内部接触压力的均匀性与电堆内单电池之间接触压力的一致性为目的,建立了一种具有非线性接触边界条件的高温质子交换膜燃料电池电堆端板的拓扑优化模型.通过研究在一定工作温度下装配荷载对电堆内部... 以实现高温质子交换膜燃料电池单电池内部接触压力的均匀性与电堆内单电池之间接触压力的一致性为目的,建立了一种具有非线性接触边界条件的高温质子交换膜燃料电池电堆端板的拓扑优化模型.通过研究在一定工作温度下装配荷载对电堆内部接触压力的影响,并综合考虑端板的质量与制造难度,构建了一种适用于燃料电池电堆的简化模型.从基于热力耦合的有限元法出发,对燃料电池端板进行以最小质量为目标、最大应力为约束的拓扑优化,并在综合考虑结构形状与拓扑结果的基础上建立端板的几何模型.结果表明,拓扑优化得到的端板结构使电堆内部具有更均匀的接触压力,因此拓扑优化可以为端板的结构设计提供理论参考. 展开更多
关键词 高温质子交换膜燃料电池 拓扑优化 有限元法 热力耦合分析
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基于计算流体力学的大型质子交换膜燃料电池电堆歧管尺寸优化分析 被引量：2
10
作者 胡祎玮 夏玉珍 +2 位作者 陆佳宙 王子宸 胡桂林 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2022年第6期20-26,共7页
为了提高大型质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆的配气均匀性,基于单电池模拟结果建立了由300片多孔介质堆栈组成的电堆模型,利用计算流体力学(CFD)技术研究了歧管宽度对大型电堆内压强降及反应物浓度的影响。结果表明:增大进气歧管宽度会... 为了提高大型质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆的配气均匀性,基于单电池模拟结果建立了由300片多孔介质堆栈组成的电堆模型,利用计算流体力学(CFD)技术研究了歧管宽度对大型电堆内压强降及反应物浓度的影响。结果表明:增大进气歧管宽度会使电堆内压强降和反应物浓度均匀性略微变差;相对于进气歧管,排气歧管尺寸对电堆性能影响更大;阳极侧,压强降和反应物浓度的均匀性与排气歧管宽度成正比。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 电堆 歧管尺寸 计算流体力学 多孔介质
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基于人工神经网络的3 kW质子交换膜燃料电池电堆一致性优化 被引量：4
11
作者 石磊 许思传 刘泽 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期498-503,共6页
电堆工作过程中各个单体电压的一致性是提高其性能的关键,在3 kW电堆台架实验数据的基础上,利用人工神经网络(ANN)模型,对空气流量、氢气压力、过量空气系数等气体供给参数进行优化,并对优化前后电堆的功率特性、一致性特性进行对比分... 电堆工作过程中各个单体电压的一致性是提高其性能的关键,在3 kW电堆台架实验数据的基础上,利用人工神经网络(ANN)模型,对空气流量、氢气压力、过量空气系数等气体供给参数进行优化,并对优化前后电堆的功率特性、一致性特性进行对比分析。结果表明:当氢气入口压力为0.128 MPa、空气入口流量为11 g/s、过量空气系数为6.4时,电堆电压差异系数C_(V)及功率参数可达到最佳。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 耐久性 一致性 人工神经网络 水桶效应
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质子交换膜燃料电池电堆与发电系统低温特性试验方法国家标准解析 被引量：1
12
作者 周斌 姚元英 李刘红 《中国标准化》 2019年第S01期212-217,共6页
本文对GB/T 31035-2014《质子交换膜燃料电池电堆低温特性试验方法》和GB/T 33979-2017《质子交换膜燃料电池发电系统低温特性测试方法》两个现行国家标准进行解析、比较和梳理,并提出了进行低温试验所需能力的建议和注意事项。
关键词 质子交换膜燃料电池 低温特性 冷启动 标准解析
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质子交换膜燃料电池电堆封装设计综述 被引量：2
13
作者 潘兴龙 孟繁雨 +2 位作者 丁磊 许德超 刘颖 《汽车文摘》 2023年第4期51-62,共12页
为了保证质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆的输出性能、密封性、可靠性和使用寿命,需要对电堆的封装力和封装结构进行理论计算和设计优化。通过建立PEMFC电堆的等效刚度力学模型及相关经验公式,研究了膜电极组件(MEA)接触电阻、气体扩散层... 为了保证质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆的输出性能、密封性、可靠性和使用寿命,需要对电堆的封装力和封装结构进行理论计算和设计优化。通过建立PEMFC电堆的等效刚度力学模型及相关经验公式,研究了膜电极组件(MEA)接触电阻、气体扩散层(GDL)孔隙率、电堆密封性和抗冲击性与电堆封装力之间的关系。针对电堆封装力的有限元仿真,研究了基于等效面积和等效刚度的仿真优化方法。最后,阐述了电堆封装结构设计方法和结构优化方法。结果表明,基于等效刚度力学模型和经验公式,可以在较短的时间内完成电堆封装力的理论计算,提高了开发效率。同时,采用有限元仿真方法,可以较为准确和直观地完成电堆封装力的设计优化。采用拓扑优化和封装力自补偿计算方法,提高了电堆封装结构设计的合理性。 展开更多
关键词 质子交换膜 燃料电池电堆 封装等效力学 封装结构 等效刚度模型 有限元仿真
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车用质子交换膜燃料电池电堆耐久性问题研究综述 被引量：2
14
作者 谢晓荷 《时代汽车》 2021年第6期154-155,共2页
近年来,在国内外研究人员的不懈努力下,燃料电池技术取得了长足的进步。但是,耐久性差和可靠性不足,仍然是阻碍其大规模商业化的重要因素。现阶段针对燃料电池性能衰减问题的研究,从关键组件到核心材料,有很多新的观点、规律和机理,已... 近年来,在国内外研究人员的不懈努力下,燃料电池技术取得了长足的进步。但是,耐久性差和可靠性不足,仍然是阻碍其大规模商业化的重要因素。现阶段针对燃料电池性能衰减问题的研究,从关键组件到核心材料,有很多新的观点、规律和机理,已经得到大家的认可。然而,燃料电池内部微观层面的复杂的结构蠕变和粒子传输特性衰变,依然模糊不清。本文主要介绍了燃料电池的基本原理,以及在典型车载燃料电池工况包括启-停工况、怠速工况、动态负荷工况、额定功率工况和过载工况下的衰减过程机理。这些研究成果的综述,对质子交换膜燃料电池堆耐久性机理研究及耐久工况的设计实施具有重要意义。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 耐久性
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质子交换膜燃料电池电堆水传输机理综述 被引量：2
15
作者 夏增刚 《时代汽车》 2022年第5期174-175,共2页
质子交换膜燃料电池是一种直接将储存在H2的化学能经与O2反应转化成电能、热能和水的电化学装置。它不受卡诺循环的限制,转化效率高,可以长时间连续运行,具有运行温度低、功率密度高、响应快、启动快、稳定性好以及当使用纯氢气时不会... 质子交换膜燃料电池是一种直接将储存在H2的化学能经与O2反应转化成电能、热能和水的电化学装置。它不受卡诺循环的限制,转化效率高,可以长时间连续运行,具有运行温度低、功率密度高、响应快、启动快、稳定性好以及当使用纯氢气时不会造成环境污染等特点,是未来汽车的理想动力装置之一。合适的湿度条件是燃料电池健康高效运行的必要条件,本文针对水在燃料电池内的传输问题进行综述归纳,为燃料电池内的水传输问题建立研究基础。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 水传输
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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
16
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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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
17
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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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
18
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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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
19
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
20
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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