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用于高温质子交换膜燃料电池研究的实验平台(英文) 被引量:3
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作者 宋满存 裴普成 《汽车安全与节能学报》 CAS 2012年第3期287-292,共6页
实验是研究高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)的最直接、有效的手段之一。该文基于LabView软件,研发了一个用于高温PEM燃料电池研究的实验平台,用于采集温度、压强、质量流量,以及气体化学计量数等有价值的数据。该平台设置了质量流量... 实验是研究高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)的最直接、有效的手段之一。该文基于LabView软件,研发了一个用于高温PEM燃料电池研究的实验平台,用于采集温度、压强、质量流量,以及气体化学计量数等有价值的数据。该平台设置了质量流量、时间、步长等参数的控制策略,这些策略对于高温PEM燃料电池的车用化是必要的。应用该平台,测量了高温PEM单片燃料电池及1kW燃料电池堆的极化曲线和电压损失,完成了不同的流量控制策略下的对比实验,以便改善高温质子交换膜燃料电池在稳态和动态过程中的性能。这些研究结果有助于进一步研究高温质子交换膜燃料电池。 展开更多
关键词 燃料电池(FC) 质子交换(PEM) 高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC) 实验平台 控制策略 电压损失 极化曲线 气体化学计量数
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磷酸掺杂的ab-PBI膜及其在高温质子交换膜燃料电池中的应用 被引量:11
2
作者 何荣桓 李庆峰 Bjerrum Niels J. 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第12期2302-2305,共4页
以3,4-二氨基苯甲酸为单体合成了ab-聚苯并咪唑. 研究了磷酸掺杂的该质子交换膜在80~200 ℃, 不同湿度以及不同酸掺杂量下的质子电导率. 该质子交换膜可作为燃料电池的膜电解质, 在常压不增湿的条件下, 可使电池运行温度达到200 ℃.
关键词 聚苯并咪唑 高温质子交换膜燃料电池 质子交换 质子电导率
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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
3
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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燃料中CO_2杂质对高温质子交换膜燃料电池性能的影响 被引量:3
4
作者 孙红 张方辉 +1 位作者 王瑞宙 刘阳 《沈阳建筑大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2015年第5期898-905,共8页
目的研究燃料中添加不同浓度的CO2对高温质子交换膜(HT-PEM)燃料电池性能的影响.方法运用燃料电池测试系统对HT-PEM燃料电池的伏安特性和交流阻抗特性进行测试,并采用等效电路分析获得了HT-PEM燃料电池的等效元件,分析了重整燃料H2中CO... 目的研究燃料中添加不同浓度的CO2对高温质子交换膜(HT-PEM)燃料电池性能的影响.方法运用燃料电池测试系统对HT-PEM燃料电池的伏安特性和交流阻抗特性进行测试,并采用等效电路分析获得了HT-PEM燃料电池的等效元件,分析了重整燃料H2中CO2含量对HT-PEM燃料电池伏安特性和交流阻抗特性的影响.结果氢燃料中的CO2对HT-PEM燃料电池有一定的毒化作用,主要体现在CO2吸附在催化剂表面,形成了Pt-CO键,降低了电池的开路电压,导致浓差极化加剧.如果通入纯氢气燃料,电池性能可恢复至95.3%水平.结论提高燃料中CO2的含量,燃料电池的法拉第阻抗增大,电池的性能降低;随着温度的升高,电池系统对CO2的容忍度降低;CO2对电池性能的影响可以得到恢复. 展开更多
关键词 质子交换 燃料电池 伏安特性 CO2
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中高温质子交换膜燃料电池催化剂研究进展 被引量:5
5
作者 罗芳 潘书媛 杨泽惠 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第9期58-70,共13页
中高温质子交换膜燃料电池作为一种新型能量转换装置,具有环境友好、能量转换效率高、氢气纯度要求低等特点。催化剂作为电化学反应的核心,其性能极大影响着燃料电池的整体工作效率,目前针对中高温燃料电池催化剂的研究主要集中在电化... 中高温质子交换膜燃料电池作为一种新型能量转换装置,具有环境友好、能量转换效率高、氢气纯度要求低等特点。催化剂作为电化学反应的核心,其性能极大影响着燃料电池的整体工作效率,目前针对中高温燃料电池催化剂的研究主要集中在电化学反应动力学较慢的阴极氧还原催化剂。磷酸掺杂的聚苯并咪唑(PA-PBI)为常用的高温质子交换膜,由于磷酸与PBI的结合力差,在长时间运行过程中磷酸容易渗透到催化剂层,造成磷酸在铂基催化剂表面的强吸附导致催化剂中毒的问题,并且氧分子在磷酸中溶解度低。基于以上问题,本文综述了铂基催化剂、非铂催化剂和非金属催化剂在中高温质子交换膜燃料电池中的应用现状,重点阐述了表面修饰、合金化、载体效应等策略对催化剂在磷酸电解液中的氧还原反应动力学的影响。最后针对目前中高温质子交换燃料电池催化剂发展方向进行了探讨和展望。 展开更多
关键词 高温质子交换膜燃料电池 磷酸中毒 氧溶解度 铂基催化剂 非铂催化剂 非金属催化剂
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磷酸掺杂的聚苯并咪唑复合膜在高温质子交换膜燃料电池中的应用(英文) 被引量:2
6
作者 何荣桓 李庆峰 Bjerrum Niels J 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2006年第7期697-703,共7页
研制了聚苯并咪唑(PB I)的复合膜,复合膜中引入的组分包括无机质子导体磷酸氢锆(Zr(HPO4)2.nH2O,ZrP)和聚砜(PSF),以及磺化的酸型聚砜(SPSF(H))。热失重分析表明,复合膜PB I/ZrP/PSF和PB I/SPSF(H)的热稳定性可分别达400和230℃。磷酸... 研制了聚苯并咪唑(PB I)的复合膜,复合膜中引入的组分包括无机质子导体磷酸氢锆(Zr(HPO4)2.nH2O,ZrP)和聚砜(PSF),以及磺化的酸型聚砜(SPSF(H))。热失重分析表明,复合膜PB I/ZrP/PSF和PB I/SPSF(H)的热稳定性可分别达400和230℃。磷酸掺杂的PB I复合膜在温度高达200℃的低湿度条件下,呈现出高质子电导率。以磷酸掺杂的PB I复合膜为电解质,在200℃常压不加湿的条件下,以氢气氧气为燃料气进行了单电池测试,其最大功率密度分别为0.34 W/cm2(PB I/ZrP/PSF(质量比80∶15∶5))和0.38 W/cm2(PB I/SPSF(0.43H))。 展开更多
关键词 聚苯并咪唑 复合 电导率 质子交换 燃料电池
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物理参数对高温质子交换膜燃料电池性能的影响研究 被引量:2
7
作者 邓美隆 刘宇航 张凯 《汽车工程师》 2023年第3期1-7,共7页
利用COMSOL软件建立了燃料电池三维模型,研究了工作温度、氧气浓度和膜厚度对燃料电池性能的影响。结果表明:提高工作温度可以提高燃料电池的性能,其适合的工作温度范围为160~180℃;提高氧气浓度,燃料电池的输出性能明显提高;增加膜层... 利用COMSOL软件建立了燃料电池三维模型,研究了工作温度、氧气浓度和膜厚度对燃料电池性能的影响。结果表明:提高工作温度可以提高燃料电池的性能,其适合的工作温度范围为160~180℃;提高氧气浓度,燃料电池的输出性能明显提高;增加膜层的厚度会降低燃料电池的输出性能,最佳的膜厚度为20~60μm。 展开更多
关键词 高温质子交换膜燃料电池 工作温度 COMSOL 氧气浓度
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高温质子交换膜燃料电池用聚苯并咪唑/聚乙烯基苄基交联膜的制备与性能研究 被引量:3
8
作者 郝金凯 姜永燚 +3 位作者 王禛 李晓锦 邵志刚 衣宝廉 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期441-448,共8页
为提高聚苯并咪唑(PBI)膜的抗氧化性能,以乙烯苄基氯(PVBC)作为PBI的大分子交联剂,并利用1H-1,2,4-三氮唑取代交联剂中的不稳定端基Cl,制备了交联型高温质子交换膜,考察了交联剂用量对膜的电化学性质的影响.研究表明,膜中的交联结构有... 为提高聚苯并咪唑(PBI)膜的抗氧化性能,以乙烯苄基氯(PVBC)作为PBI的大分子交联剂,并利用1H-1,2,4-三氮唑取代交联剂中的不稳定端基Cl,制备了交联型高温质子交换膜,考察了交联剂用量对膜的电化学性质的影响.研究表明,膜中的交联结构有效提高了膜的抗氧化性能,并兼具优异的电导率及力学性能.采用无增湿H2和O2对膜电极性能进行了测试,150oC下电池最大功率密度达到0.82 W·cm-2. 展开更多
关键词 高温质子交换 聚苯并咪唑 交联 聚乙烯基苄基
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磷酸掺杂型高温质子交换膜燃料电池关键材料研究进展 被引量:2
9
作者 相艳 李文 +2 位作者 郭志斌 张劲 卢善富 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1791-1805,共15页
高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)由于较高的工作温度(130~220℃),具有较快的电极反应动力学、较强的抗燃料/空气中杂质毒化能力、广泛的燃料来源(甲醇重整气、工业副产氢等)及简单的水/热管理系统等优点。因此,HT-PEMFC将成为聚合物... 高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)由于较高的工作温度(130~220℃),具有较快的电极反应动力学、较强的抗燃料/空气中杂质毒化能力、广泛的燃料来源(甲醇重整气、工业副产氢等)及简单的水/热管理系统等优点。因此,HT-PEMFC将成为聚合物膜燃料电池的重要前沿发展方向之一。重点介绍了北京航空航天大学团队近十年来在HT-PEMFC关键材料-高温膜、催化层和膜电极等方面的研究进展,针对磷酸(PA)掺杂型高温膜的质子传导率和机械性能之间的最佳平衡点、催化层中PA分布和迁移对电池性能的影响机制,以及大尺寸膜电极一致性对电堆性能影响与衰减机制等科学问题,从聚电解质膜材料的分子设计、有序催化层结构调控和大尺寸膜电极电堆优化等工作进行了梳理,对HT-PEMFC技术所面临的技术挑战问题与未来发展趋势做出了评述和展望。 展开更多
关键词 燃料电池 高温质子交换 催化层 电极 高温燃料电池
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高温质子交换膜燃料电池用聚合物膜材料研究进展
10
作者 林海丹 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期10-12,共3页
介绍了近年来高温质子交换膜燃料电池用聚合物电解质膜材料的发展现状和研究进展。在磺酸膜的改性方面,包括添加亲水性无机粒子和添加非水传导介质两类;在磷酸掺杂膜方面,包括磷酸掺杂聚苯并咪唑和磷酸掺杂聚芳醚类聚合物两类。
关键词 高温质子交换 聚苯并咪唑 磷酸掺杂 聚芳醚 磺酸
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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
11
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
12
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
13
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
14
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 质子交换燃料电池 耐久性 加速老化测试 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
15
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
16
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流场设计及热管理研究进展
17
作者 曾娅仪 刘泽华 +2 位作者 洪京航 杨添会 谢丹 《中外能源》 2025年第5期27-33,共7页
质子交换膜燃料电池具有启动迅速、功率密度大、环境友好等特点,在交通、航天等领域备受关注。燃料电池流场设计和热管理策略对传热、传质、导电、疏水性等电池性能影响较大,双极板的流场设计对于燃料电池的性能起着决定性作用,而氢燃... 质子交换膜燃料电池具有启动迅速、功率密度大、环境友好等特点,在交通、航天等领域备受关注。燃料电池流场设计和热管理策略对传热、传质、导电、疏水性等电池性能影响较大,双极板的流场设计对于燃料电池的性能起着决定性作用,而氢燃料电池热管理技术是提升其性能、安全性和寿命的核心研究方向。流场优化设计可分为流道布局优化和流道结构优化两大类,通过优化流道布局(如增加凸台、薄板等)和流道结构(如改变几何参数、设计新型流道),可显著改善传热传质效果,提高电池性能并减少水淹现象,新型流道在传热传质均匀性上具有更大的优势。在热管理方面,高效的余热利用方式、精准的散热控制策略以及低温冷启动策略是研究重点。通过耦合余热回收与冷却系统、开发智能控制策略以及优化冷启动技术,可有效提升燃料电池的性能、安全性和寿命。未来研究应进一步探索余热利用与乘客舱热舒适的耦合、针对不同工况进行流场设计优化以及开展非稳态模拟计算等。 展开更多
关键词 质子交换燃料电池 流场设计 热管理 传热传质 余热利用 冷启动
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质子交换膜燃料电池用氢气杂质检测技术进展
18
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
19
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
20
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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