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High temperature polymer electrolyte membrane fuel cell 被引量:1
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作者 K.Scott M.Mamlouk 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2006年第5期347-353,共7页
One of the majorissuesli mitingtheintroduction of polymer electrolyte membranefuel cells(PEMFCs) is thelowtemperature ofoperation which makes platinum-based anode catalysts susceptible to poisoning by the trace amount... One of the majorissuesli mitingtheintroduction of polymer electrolyte membranefuel cells(PEMFCs) is thelowtemperature ofoperation which makes platinum-based anode catalysts susceptible to poisoning by the trace amount of CO,inevitably present in reformedfuel.In order to alleviate the problemof COpoisoning andi mprove the power density of the cell,operating at temperature above 100 ℃ispreferred.Nafion-type perfluorosulfonated polymers have been typically used for PEMFC.However,the conductivity of Nafion-typepolymers is not high enoughto be usedfor fuel cell operations at higher temperature(>90 ℃) and atmospheric pressure because they dehy-drate under these condition.An additional problem which faces the introduction of PEMFCtechnology is that of supplying or storing hydrogen for cell operation,especially for vehicular applications.Consequently the use of alternative fuels such as methanol and ethanol is of interest,especially if thiscan be used directlyinthe fuel cell,without reformationto hydrogen.Ali mitation of the direct use of alcohol is thelower activity of oxida-tionin comparison to hydrogen,which means that power densities are considerably lower.Hence to i mprove activity and power outputhigher temperatures of operation are preferable.To achieve this goal,requires a newpolymer electrolyte membrane which exhibits stabilityand high conductivityin the absence of liquid water.Experi mental data on a polybenzi midazole based PEMFC were presented.Asi mple steady-stateisothermal model of the fuel cell is alsoused to aidin fuel cell performance opti misation.The governing equations involve the coupling of kinetic,ohmic and mass transport.Thispaper also considers the advances madeinthe performance of direct methanol and solid polymer electrolyte fuel cells and considers theirli mi-tations in relation to the source and type of fuels to be used. 展开更多
关键词 polybenzi midazole(PBI) high-temperature polymer electrolyte fuel cell METHANOL ETHANOL
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粒子群优化算法结合改进回声状态网络的PEMFC剩余使用寿命预测
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作者 高锋阳 刘嘉 +3 位作者 杨栋 韩国鹏 齐丰旭 刘庆寅 《西北工业大学学报》 北大核心 2025年第3期478-487,共10页
为提高质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)退化预测的精度,提出一种基于粒子群(particle swarm optimization,PSO)算法优化改进回声状态网络(revised echo state network,RESN)的PEMFC电压预测方法。通过改... 为提高质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)退化预测的精度,提出一种基于粒子群(particle swarm optimization,PSO)算法优化改进回声状态网络(revised echo state network,RESN)的PEMFC电压预测方法。通过改进回声状态网络水库中各神经元连接方式,加快非线性拟合过程;利用PSO算法优化模型谱半径、泄漏率、神经元数量等,提高模型预测精度,采用SG(Savitzky-Golay)滤波算法对原始数据有效去峰去噪,再利用PSO-RESN准确预测PEMFC电压;采用不同样本数据集作为训练集和测试集,将所提模型在静态和准动态实验数据集下与扩展卡尔曼滤波、传统回声状态网络进行对比。结果表明,在训练集占比为80%时,对于静态工况FC1,相较于ESN,PSO-RESN方法的均方根误差(root mean square error,RMSE)和平均百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)分别降低了17.50%和25.53%;对于准动态工况FC2,相较于ESN方法,PSO-RESN方法的均方根误差和平均百分比误差分别降低了16.93%和21.28%。所提方法能够实现PEMFC更高精度退化趋势与剩余使用寿命预测。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 退化预测 回声状态网络 粒子群算法 剩余使用寿命
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PEMFC阴极运行环境中CrAlCN涂层的耐蚀性
3
作者 董媛 寇显利 徐孝康 《腐蚀与防护》 北大核心 2025年第8期18-24,52,共8页
为了改善质子交换膜燃料电池(PEMFC)双极板在汽车实际运行工况下的耐蚀性,采用磁控溅射技术在316L不锈钢基体上沉积了CrAlCN涂层。使用场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学工作站对涂层的微观结构、化学键类型和耐蚀... 为了改善质子交换膜燃料电池(PEMFC)双极板在汽车实际运行工况下的耐蚀性,采用磁控溅射技术在316L不锈钢基体上沉积了CrAlCN涂层。使用场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学工作站对涂层的微观结构、化学键类型和耐蚀性进行了研究。结果表明:CrAlCN涂层主要由Cr7C3、CrN、AlN和金属氧化物相组成;涂层结构致密且无明显缺陷;CrAlCN涂层在循环电位极化和长期浸泡条件下均为316L不锈钢双极板提供了优异的腐蚀保护,这表明CrAlCN涂层在双极板上具有很大的应用潜力。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 双极板 CrAlCN涂层 循环电位极化 浸泡
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基于TCN和AUKF联合迭代的PEMFC寿命融合预测方法 被引量:1
4
作者 赵波 张领先 +3 位作者 章雷其 陈哲 刘相万 谢长君 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第9期3609-3623,I0029,共16页
针对质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的剩余使用寿命预测问题,该文提出一种基于时序卷积神经网络(temporal convolutional network,TCN)和自适应无迹卡尔曼滤波(adaptive unscented Kalman filter,AUKF)... 针对质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的剩余使用寿命预测问题,该文提出一种基于时序卷积神经网络(temporal convolutional network,TCN)和自适应无迹卡尔曼滤波(adaptive unscented Kalman filter,AUKF)联合迭代的融合预测方法。该方法首先利用TCN进行短期预测,并用贝叶斯算法计算融合权重。然后利用离散小波变换将老化数据分解为波动趋势和老化趋势,基于TCN长期迭代预测波动趋势,基于TCN和AUKF联合迭代长期预测老化趋势,并将两种趋势叠加得到长期预测结果。最后利用融合权重将多个单体PEMFC的长期预测结果相融合。基于2种工况下5个单体电池的数据验证,短期预测结果表明TCN具有高预测精度,长期预测结果表明融合过程降低了PEMFC单体间老化程度不均衡的影响,提高电堆整体寿命预测的稳定性。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 剩余使用寿命 时序卷积网络 联合迭代 融合权重
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基于LLIMA的PEMFC电压模型参数辨识方法
5
作者 赵磊 温素芳 +1 位作者 刘广忱 张少杰 《太阳能学报》 北大核心 2025年第7期541-549,共9页
针对多数元启发式算法面对质子交换膜燃料电池电压模型参数辨识问题时易发生“早熟”导致参数辨识精度较低的问题,该文在改进蜉蝣算法基础上提出一种混沌映射和自适应Levy飞行的改进蜉蝣算法。首先,引入Logistic方程生成混沌序列,映射... 针对多数元启发式算法面对质子交换膜燃料电池电压模型参数辨识问题时易发生“早熟”导致参数辨识精度较低的问题,该文在改进蜉蝣算法基础上提出一种混沌映射和自适应Levy飞行的改进蜉蝣算法。首先,引入Logistic方程生成混沌序列,映射到问题空间中提高种群初始化的遍历性;其次,在蜉蝣的速度更新中加入自适应Levy飞行算法,利用Levy飞行大概率小步长,小概率大步长的特性帮助算法跳出局部最优值;此外,加入自适应策略动态调整蜉蝣速度,进一步缩短算法寻优时间;最后,通过4种测试函数在两种不同维度下的寻优结果验证算法的有效性。将所提算法应用于SR-12燃料电池电压模型参数辨识中,结果表明:相较于蜉蝣算法、改进的蜉蝣算法和粒子群算法,所提算法针对加入/未加入白噪声的实验数据均具有更快的收敛速度、更高的辨识精度以及更强的鲁棒性。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 元启发式算法 辨识 Levy飞行 混沌映射
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PEMFC膜水含量及水传输综述
6
作者 禹永帅 刘永峰 +2 位作者 韩启沃 张璐 裴普成 《电池》 北大核心 2025年第1期146-152,共7页
燃料电池水管理的目的是维持电池内部的水平衡状态,实现长期稳定工作并保持最高输出性能。膜水含量是重要的状态参数,对电池的性能影响很大。综述质子交换膜燃料电池(PEMFC)内水的传输、转化过程以及膜水含量的研究进展。总结目前PEMFC... 燃料电池水管理的目的是维持电池内部的水平衡状态,实现长期稳定工作并保持最高输出性能。膜水含量是重要的状态参数,对电池的性能影响很大。综述质子交换膜燃料电池(PEMFC)内水的传输、转化过程以及膜水含量的研究进展。总结目前PEMFC膜水含量的测量方法,包括在线分析、数值模拟和间接法等,分析膜水含量对电流密度分布、质子传导能力和膜电阻等的影响机理。对比现有研究方法和检测方法的优缺点。当前,膜水含量的监测因成本、实时性和环境因素,仍有一定的局限性和误差。建立实时监测模型,维持水平衡状态,是提升电池性能和耐久性的关键。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(pemfc) 水含量 电流密度分布 质子传输 膜电阻 水传输 耐久性
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基于螺旋-花瓣耦合仿生流场的PEMFC性能分析与评价研究
7
作者 周谦谋 徐峰祥 +1 位作者 邹震 蒋舟顺 《太阳能学报》 北大核心 2025年第9期382-389,共8页
该文基于仿生思想设计一种耦合螺旋线结构与花瓣分形的新型仿生流场(BFF),并将提出的BFF与传统单蛇流场(1SFF)、五蛇流场(5SFF)和平行流场(PFF)的PEMFC峰值功率密度、水气传输特性、电流密度分布以及压降等性能指标进行对比分析。研究... 该文基于仿生思想设计一种耦合螺旋线结构与花瓣分形的新型仿生流场(BFF),并将提出的BFF与传统单蛇流场(1SFF)、五蛇流场(5SFF)和平行流场(PFF)的PEMFC峰值功率密度、水气传输特性、电流密度分布以及压降等性能指标进行对比分析。研究结果表明:0.6 V工作电压下,BFF的氧气质量分数平均值比PFF高67.9%,水质量分数平均值相较于PFF降低23.9%,两项均匀性指数达到0.9高于其他3种流场;BFF各界面层的平均膜态水含量小于其余3种流场,有效地去除生成产物水;BFF显著地降低压降,整体压降仅为PFF的16.7%。BFF峰值功率密度分别比1SFF高3.7%、比5SFF高5.5%、比PFF高30.1%。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(pemfc) 流场 数值模拟 仿生设计 水管理
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金属氧化物在PEMFC铂基催化剂中的研究进展 被引量:1
8
作者 黄晶 王金辉 +1 位作者 刘建峰 施正荣 《电池》 北大核心 2025年第2期349-353,共5页
为降低成本,提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)的效率,有必要开发低铂负载的氧还原催化剂。介绍金属氧化物在PEMFC中氧还原催化剂领域的应用。金属氧化物作为PEMFC铂基催化剂的载体,具有较高的潜力,能提高催化剂的氧还原活性,也是良好的氧... 为降低成本,提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)的效率,有必要开发低铂负载的氧还原催化剂。介绍金属氧化物在PEMFC中氧还原催化剂领域的应用。金属氧化物作为PEMFC铂基催化剂的载体,具有较高的潜力,能提高催化剂的氧还原活性,也是良好的氧还原催化剂,能催化氧还原反应(ORR)的进行。TiO_(2)、SnO_(2)和WO_(3)等金属氧化物作为铂基催化剂的载体,通过优化结构、掺杂元素等方式,可提高催化剂的催化活性、稳定性和耐久性。对金属氧化物在PEMFC铂基催化剂中的应用前景提出展望。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(pemfc) 金属氧化物 氧还原反应(ORR) 催化剂 铂(Pt)
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面向PEMFC系统的多输入单输出ELM-Hammerstein建模与参数辨识
9
作者 樊亚敏 刘喜梅 +2 位作者 李梅航 吴青峰 何俊强 《太阳能学报》 北大核心 2025年第9期426-436,共11页
针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统建模过程中存在的动态响应复杂、非线性关系难以准确表征等问题,提出一种基于多输入单输出Hammerstein结构的PEMFC整体系统建模与参数辨识新方法。首先,利用极限学习机(ELM)网络描述Hammerstein模型... 针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统建模过程中存在的动态响应复杂、非线性关系难以准确表征等问题,提出一种基于多输入单输出Hammerstein结构的PEMFC整体系统建模与参数辨识新方法。首先,利用极限学习机(ELM)网络描述Hammerstein模型的输入非线性环节,构造能准确反映PEMFC系统动静态特性的模型框架。其次,利用关键项分离技术构造辨识模型,结合辅助模型思想推导辅助模型递推最小二乘(AM-RLS)算法和辅助模型遗忘梯度(AM-FG)算法对模型进行参数辨识。最后,将弹性网络(ElasticNet)与互信息分析(MIA)结合筛选与输出电能质量具有强关联性的可控变量,降低建模复杂度的同时提升计算效率。通过动态和稳态电流工况下的实测数据进行仿真验证,结果表明所建模型能够精准预测PEMFC的输出电压变化趋势,准确反映输出电能的质量波动情况。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 系统辨识 预测 ELM-Hammerstein模型 辅助模型思想
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PEMFC用碳纤维纸的复合疏水改性工艺研究
10
作者 任辉 王阳峰 +2 位作者 王红涛 姜蕊 丁忠伟 《太阳能学报》 北大核心 2025年第8期249-254,共6页
以聚四氟乙烯(PTFE)为疏水剂,探讨分步浸渍联合真空干燥的疏水处理工艺对碳纤维纸的微观形貌和性能的影响。结果表明,采用分步超声浸渍结合真空干燥的方法获得负载10%的疏水碳纸综合性能最优,此时碳纸透气率为1760 mL·mm/(cm^(2)&#... 以聚四氟乙烯(PTFE)为疏水剂,探讨分步浸渍联合真空干燥的疏水处理工艺对碳纤维纸的微观形貌和性能的影响。结果表明,采用分步超声浸渍结合真空干燥的方法获得负载10%的疏水碳纸综合性能最优,此时碳纸透气率为1760 mL·mm/(cm^(2)·h·mmAq),电阻率为7.3 mΩ·cm,接触角达到147°,0.6 V电压下电流密度为1.52 A/cm^(2),综合性能优于国外商业疏水碳纸。红外光谱和XPS显示含F的化学键的存在降低了碳纸的表面能,显著地提高碳纸的疏水性。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 气体扩散层 碳纸 聚四氟乙烯 疏水改性 分步浸渍
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基于改进灰狼算法的PEMFC输出功率和系统效率多目标优化
11
作者 黄诚 苏建徽 +3 位作者 解宝 黄赵军 瞿晓丽 王建国 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期37-43,共7页
为了同时优化质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells,PEMFC)系统的效率和输出功率,文章首先建立PEMFC系统的机理模型,并分析系统效率和输出功率特性;其次针对传统灰狼算法(grey wolf optimizer,GWO)的初始化种群不均... 为了同时优化质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells,PEMFC)系统的效率和输出功率,文章首先建立PEMFC系统的机理模型,并分析系统效率和输出功率特性;其次针对传统灰狼算法(grey wolf optimizer,GWO)的初始化种群不均匀和易出现早熟收敛的问题,引入佳点集种群初始化策略和非线性收敛因子策略,并由此提出一种改进多目标灰狼优化算法(multi-objective grey wolf optimizer,MOGWO),有效改善了灰狼算法的搜索精度和收敛性能;然后针对改进多目标灰狼优化算法求得的Pareto最优解集,使用TOPSIS评价法得出逼近理想解的最佳解,确定PEMFC系统的最佳运行条件;最后对所提出的MOGWO算法进行仿真验证,结果表明该算法能够有效提高PEMFC系统在实际运行中的输出功率和系统效率。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(pemfc) 输出功率 系统效率 多目标优化 改进灰狼算法
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PEMFC电堆冷启动控制策略与一致性研究
12
作者 邵佳雄 牛志刚 +1 位作者 陈醒 赵富强 《太阳能学报》 北大核心 2025年第7期521-529,共9页
建立单流道质子交换膜燃料电池(PEMFC)动态冷启动模型,通过实验验证模型可行性,提出一种基于改变输出特性的冷启动控制策略,分析该策略下单流道PEMFC冷启动性能;在单电池的基础上建立PEMFC电堆模型,研究并分析PEMFC电堆的一致性。研究... 建立单流道质子交换膜燃料电池(PEMFC)动态冷启动模型,通过实验验证模型可行性,提出一种基于改变输出特性的冷启动控制策略,分析该策略下单流道PEMFC冷启动性能;在单电池的基础上建立PEMFC电堆模型,研究并分析PEMFC电堆的一致性。研究结果表明:在243.15 K温度下所提策略可在30 s内实现单流道PEMFC成功冷启动,在248.15 K温度下可实现PEMFC电堆25 s内成功冷启动;冷启动过程中,PEMFC电堆中单个电池的温度、结冰情况以及输出电压均存在差异且两端单电池的输出特性决定了电堆冷启动结果。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 冷启动 电流密度 结冰 粒子群算法 控制策略 性能一致性
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温度与压力对PEMFC气体扩散层关键指标的影响
13
作者 韦祎 邢彦锋 +3 位作者 张小兵 杨夫勇 曹菊勇 王影 《电池》 北大核心 2025年第4期757-762,共6页
低温质子交换膜燃料电池(PEMFC)中,气体扩散层(GDL)的温度变化带来的形变,对电池性能有重要影响。采用数值模拟方法,建立GDL的压缩模型,模拟在不同的工作温度下,装配压力对GDL传输特性的影响。工作温度的升高,会使GDL吸湿膨胀形变程度加... 低温质子交换膜燃料电池(PEMFC)中,气体扩散层(GDL)的温度变化带来的形变,对电池性能有重要影响。采用数值模拟方法,建立GDL的压缩模型,模拟在不同的工作温度下,装配压力对GDL传输特性的影响。工作温度的升高,会使GDL吸湿膨胀形变程度加剧,GDL孔隙结构加大,肋下和流道孔隙率增大,肋下电导率增加;压力的变化,会影响GDL的压缩状态和气体通道的开放性,对低温GDL的孔隙率影响最大,压力为2.0 MPa时,电导率明显增长。当工作温度为80℃,最佳装配压力在2.2~2.4 MPa时,孔隙率和电导率取得动态平衡,GDL获得最佳性能。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(pemfc) 气体扩散层(GDL) 数值模拟 形变 工作温度 压力 孔隙率 电导率
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阴极流场中嵌入多孔金属钛网的PEMFC的性能
14
作者 李士玲 卢广轩 +1 位作者 颜俏 李禹辰 《电池》 北大核心 2025年第4期712-717,共6页
优化阴极流场结构,可提高阴极开放式空冷(OA)质子交换膜燃料电池(PEMFC)的性能。设计一种在阴极流场中嵌入多孔金属钛网的流场结构,用于改善阴极气体分布均匀性,强化阴极流体传质传热。制备OA-PEMFC电堆,采用独立的阴极冷却流道,研究该... 优化阴极流场结构,可提高阴极开放式空冷(OA)质子交换膜燃料电池(PEMFC)的性能。设计一种在阴极流场中嵌入多孔金属钛网的流场结构,用于改善阴极气体分布均匀性,强化阴极流体传质传热。制备OA-PEMFC电堆,采用独立的阴极冷却流道,研究该优化结构对OA-PEMFC性能的影响,并与传统直流道空冷堆和商用钛双极空冷堆进行比较。该优化结构能改善OA-PEMFC的输出特性及热管理性能:电流密度1.0 A/cm^(2)时,OA-PEMFC单体电池的平均电压可达0.615 V,与商用金属堆相比,功率密度可提升6%;在1.1 A/cm^(2)电流密度运行条件下,OA-PEMFC性能稳定,电堆在60℃下可稳定运行40 min。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(pemfc) 阴极流场 多孔金属钛网 输出特性 阴极开放式空冷(OA)电堆
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加长加宽的PEMFC电堆应力分布一致性仿真与优化 被引量:1
15
作者 张智明 黄刚强 +2 位作者 任辉 陈志浩 章桐 《湖南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期127-134,共8页
质子交换膜燃料电池可以通过扩大电堆的活性区域反应面积来获得更高的功率,但电堆反应面积扩大后,容易导致膜电极应力分布的不均匀性增加,从而引起燃料电池电化学性能的下降.为此,本研究设计了4种不同结构尺寸的燃料电池电堆,结合等效... 质子交换膜燃料电池可以通过扩大电堆的活性区域反应面积来获得更高的功率,但电堆反应面积扩大后,容易导致膜电极应力分布的不均匀性增加,从而引起燃料电池电化学性能的下降.为此,本研究设计了4种不同结构尺寸的燃料电池电堆,结合等效刚度模型法和有限元软件,分析了扩大反应面积的电堆结构对膜电极应力分布均匀性的影响,并进一步优化电堆内钢带的安装位置,以提升电堆内部接触压力分布均匀性.研究结果表明,膜电极接触压力分布的均匀性对反应区域宽度的变化较为敏感,当活性区域尺寸加宽,电堆内部活性区域的平均应力标准差增加了23.2%.而当活性区域加长,或同时加长和加宽时,相应增加一根捆扎钢带使电堆内部活性区域的平均应力标准差分别减小了8.6%和8.7%,表明适当增加捆扎钢带的数量可以提高电堆内部接触压力分布的均匀性.此外,钢带位置优化结果显示,电堆外侧钢带越靠近端板侧面时,电堆内部活性区域的应力分布越均匀. 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 钢带捆扎 电堆放大 膜电极 压力分布一致性
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不同铂碳比下PEMFC梯度阴极催化层性能数值模拟 被引量:2
16
作者 程友良 丁瑞 +1 位作者 毛绍宽 樊小朝 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期738-746,共9页
建立耦合团聚物模型的二维、两相、非等温的质子交换膜燃料电池(PEMFC)模型,研究在不同铂碳比(Pt/C比)下,阴极催化层(CCL)梯度设计对燃料电池性能的影响。结果表明,当Pt/C比为0.6时,铂载量梯度设计能增强燃料电池性能,但当Pt/C比为0.3... 建立耦合团聚物模型的二维、两相、非等温的质子交换膜燃料电池(PEMFC)模型,研究在不同铂碳比(Pt/C比)下,阴极催化层(CCL)梯度设计对燃料电池性能的影响。结果表明,当Pt/C比为0.6时,铂载量梯度设计能增强燃料电池性能,但当Pt/C比为0.3时会削弱其性能。而对于铂载量和电解质含量梯度设计,随着Pt/C比降低到0.3,该设计有更低的氧局部传输阻力,使其氧气供应更充足、浓差损失减少、氧饥饿现象消失,从而实现电流密度增幅进一步增大。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 数值模拟 传质 梯度阴极催化层 铂碳比 氧饥饿
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PEMFC压差流道构型特征参数对电池性能的影响 被引量:1
17
作者 赵富强 贾彦奎 +2 位作者 赵小军 祁慧青 范晓宇 《电源学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期110-118,共9页
针对质子交换膜燃料电池PEMFC(proton exchange membrane fuel cell)压差流道构型尺寸对电池电化学性能影响机理不明的问题,研究流道高度和脊背宽度对压差流道和直流道在氧气浓度、水浓度分布特征和电流密度、功率密度、压降等方面影响... 针对质子交换膜燃料电池PEMFC(proton exchange membrane fuel cell)压差流道构型尺寸对电池电化学性能影响机理不明的问题,研究流道高度和脊背宽度对压差流道和直流道在氧气浓度、水浓度分布特征和电流密度、功率密度、压降等方面影响规律,并对两者进行了对比分析,结果表明流道高度对压差流道和直流道性能影响较小,压差流道在脊背宽度为1.25 mm和1.50 mm时具有明显优势;进一步研究压差流道变压区对流道性能的影响,结果表明变压区高度为0.05 mm和长度为1.50 mm时,压差流道峰值功率密度最高。综合考虑功率密度和压降的影响,选择压差流道高0.40 mm、宽1.25 mm、脊背宽1.25 mm、变压区长1.50 mm、高0.05 mm,此时压差流道峰值功率密度为0.3661 W/cm^(2),相较于直流道峰值功率密度提升6.3%。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 压差流道 流道高度 脊背宽度 变压区
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PEMFC船形堵块阴极流场的性能 被引量:1
18
作者 蔡永华 胡健平 罗子贤 《电池》 CAS 北大核心 2024年第1期14-18,共5页
建立流体体积(VOF)两相流模型,研究船形堵块流道的排水性能。建立不同开孔率的船形堵块流道三维模型,研究船形堵块及开孔率对质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能的影响。船形堵块流道峰值净功率密度相较于传统直流道可提升9.4%,相较于同堵... 建立流体体积(VOF)两相流模型,研究船形堵块流道的排水性能。建立不同开孔率的船形堵块流道三维模型,研究船形堵块及开孔率对质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能的影响。船形堵块流道峰值净功率密度相较于传统直流道可提升9.4%,相较于同堵塞率下的梯形堵块流道可提高2.9%,具有较好的强化传质作用。通过提高船形堵块流道的开孔率,PEMFC可以获得更好的性能。在相同开孔率下,船形堵块流道的氧气摩尔浓度较直流道和梯形堵块流道分别提高28.6%和14.0%。结果表明,相较于传统直流道,船形堵块流道可降低排水周期和流道内平均水含量,具有更好的排水性能。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(pemfc) 流道 排水性能 阴极流场 船形堵块 流体体积(VOF)两相流模型
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兆瓦级PEMFC系统的设计和应用
19
作者 张海龙 张存满 +1 位作者 汪飞杰 张靖 《电池》 CAS 北大核心 2024年第5期664-667,共4页
质子交换膜燃料电池(PEMFC)可实现电力和热力的联合供应,是支持零碳能源战略的重要技术路径。对兆瓦级PEMFC系统进行介绍与分析,对工程化应用中的实践提供逆变器、变压器、板式换热器和能量管理系统等部件的选型依据与建议,并指出在系... 质子交换膜燃料电池(PEMFC)可实现电力和热力的联合供应,是支持零碳能源战略的重要技术路径。对兆瓦级PEMFC系统进行介绍与分析,对工程化应用中的实践提供逆变器、变压器、板式换热器和能量管理系统等部件的选型依据与建议,并指出在系统运行中自耗电占比最高的部件为空压机和散热风扇,分别占自耗电总功率的82.0%和10.7%。兆瓦级PEMFC系统在氯碱工厂中的商业化应用,可将原本排空的氢气发电,提高厂区能量利用效率,创造经济效益。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(pemfc) 架构设计 工程化应用
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车载PEMFC空气供给系统OER控制研究
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作者 王宇宁 张纯瑞 宋福豪 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第12期1608-1616,共9页
过氧比(oxygen excess ratio,OER)是质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)输出性能及安全性的重要影响参数,控制OER达到最优值可有效提高系统输出的净功率。针对PEMFC空气供给系统OER控制问题,文章利用MATLAB/... 过氧比(oxygen excess ratio,OER)是质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)输出性能及安全性的重要影响参数,控制OER达到最优值可有效提高系统输出的净功率。针对PEMFC空气供给系统OER控制问题,文章利用MATLAB/Simulink平台建立PEMFC空气供给系统四阶模型,并进行系统动力学特性分析,验证模型有效性;设计3种控制器对OER进行控制,包括前馈比例-积分-微分(feedforward proportion integration differentiation,FF+PID)控制器、前馈自适应模糊PID(feedforward self-adaptive fuzzy PID,FF+SFPID)控制器及滑模控制器(sliding mode controller,SMC)。在输入扰动的情况下,对比分析了定OER及最优OER下不同控制器的控制效果。仿真结果表明,SMC对于OER的控制具有更短的调节时间且未出现超调现象,抗干扰能力更强,在动态特性和稳态特性上均优于其他2种控制器。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(pemfc) 过氧比(OER) 前馈PID 前馈自适应模糊PID 滑模控制
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