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光伏／燃料电池联合发电系统的建模和性能分析 被引量：24
1
作者 李春华 朱新坚 +3 位作者 胡万起 曹广益 隋升 胡鸣若 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2009年第12期88-93,111,共7页
为实现光伏发电系统连续稳定的电力供应,提出了一种光伏/燃料电池联合发电系统,该系统的主要元件包括光伏组件、燃料电池、电解池、压缩机、氢气罐和蓄电池等。建立了各元件的数学模型和系统成本模型,设计了能源管理策略协调系统的能源... 为实现光伏发电系统连续稳定的电力供应,提出了一种光伏/燃料电池联合发电系统,该系统的主要元件包括光伏组件、燃料电池、电解池、压缩机、氢气罐和蓄电池等。建立了各元件的数学模型和系统成本模型,设计了能源管理策略协调系统的能源分配,采用高效的蓄电池满足负载短期需求,由寿命长、价格低的氢气罐长期存储大量能源。使用Matlab软件搭建了联合发电系统的仿真模型,并对系统成本和系统全年能源供需平衡的性能进行了分析。仿真结果表明,该光伏联合系统的经济性能优于光伏/蓄电池系统,可满足用户全年的负载需求,是大型电网的有力补充。 展开更多
关键词 光伏电池 燃料电池(FC) 电解池 压缩机 氢能 蓄电池
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一种浸渍燃料电池用石墨双极板的新方法 被引量：19
2
作者 王明华 曹广益 +3 位作者 朱新坚 隋升 余晴春 范征宇 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2003年第6期492-493,共2页
石墨板虽然具有良好的导电、导热以及耐腐蚀等性能,但在制造过程中不可避免地产生气孔,含有气孔的石墨板作为质子交换膜燃料电池双极板会使H2和O2互相渗透,降低电池性能。采用真空加压方法以硅酸钠浓溶液浸渍石墨双极板,然后加酸加热使... 石墨板虽然具有良好的导电、导热以及耐腐蚀等性能,但在制造过程中不可避免地产生气孔,含有气孔的石墨板作为质子交换膜燃料电池双极板会使H2和O2互相渗透,降低电池性能。采用真空加压方法以硅酸钠浓溶液浸渍石墨双极板,然后加酸加热使之转变为SiO2,使石墨板气孔率由18.2%降低至3.3%以下,在0.3MPaH2压力下不透气。经硅酸钠溶液浸渍后的石墨板电阻没有增加,而用其做的石墨双极板使电池性能在同样电流密度下约增加40mV以上。浸渍工艺保证了燃料电池的性能。 展开更多
关键词 浸渍燃料电池 石墨双极板 硅酸钠溶液 质子交换膜燃料电池
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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
3
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催化剂研究及膜电极制备技术 被引量：29
4
作者 马紫峰 黄碧纯 石玉美 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 1999年第2期149-153,共5页
阻碍质子交换膜燃料电池商业化的关键问题之一是其电催化剂昂贵。文中对质子交换膜燃料电池中铂系电催化剂、非铂系电催化剂研究情况进行评述。影响催化活性的基本因素是电催化剂的颗粒尺寸及其表面功能群。将不同组分混合形成的共生材... 阻碍质子交换膜燃料电池商业化的关键问题之一是其电催化剂昂贵。文中对质子交换膜燃料电池中铂系电催化剂、非铂系电催化剂研究情况进行评述。影响催化活性的基本因素是电催化剂的颗粒尺寸及其表面功能群。将不同组分混合形成的共生材料的催化活性要比单一材料的活性高。膜电极结构和性能与膜电极制备技术密切相关。分析结果表明，在质子交换膜燃料电池商业化进程中，不仅要开发纳米级、低成本的电催化剂，更应提高电催化剂利用率。 展开更多
关键词 质子交换膜 燃料电池 电催化剂 膜电极
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质子交换膜燃料电池的水热管理 被引量：15
5
作者 胡鸣若 朱新坚 +1 位作者 顾安忠 石玉美 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2003年第4期258-260,共3页
对质子交换膜(PEM)燃料电池数学模型分别以一维、两维和三维的形式讨论,得出数学模型应向三维、非等温、两相流动的方向发展,逐步发展电堆模型;将现有的加湿方法分为外部加湿法、内部加湿法、自加湿法、直接加湿膜法和其他加湿法5类,论... 对质子交换膜(PEM)燃料电池数学模型分别以一维、两维和三维的形式讨论,得出数学模型应向三维、非等温、两相流动的方向发展,逐步发展电堆模型;将现有的加湿方法分为外部加湿法、内部加湿法、自加湿法、直接加湿膜法和其他加湿法5类,论述了各种加湿方法的原理,并对其优缺点加以评述;介绍了质子交换膜燃料电池冷却系统的一般结构和原理。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 水热管理 数学模型 直接加湿膜法 电解质
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固体氧化物燃料电池初步研究 被引量：13
6
作者 马紫峰 石玉美 +2 位作者 黄碧纯 林卓炀 林维明 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 1999年第3期499-503,共5页
研制了管式SOFC试验电池系统，分别以H2和CH4为燃料，空气为氧化剂气体，对管状SOFC在500～950℃范围内的电性能进行研究．考察了温度对电池内阻、输出电流和输出电压的影响．结果表明，当电池工作温度升至950℃时，分别以H2和CH4为燃... 研制了管式SOFC试验电池系统，分别以H2和CH4为燃料，空气为氧化剂气体，对管状SOFC在500～950℃范围内的电性能进行研究．考察了温度对电池内阻、输出电流和输出电压的影响．结果表明，当电池工作温度升至950℃时，分别以H2和CH4为燃料，电池开路电压分别为0．98V和1．05V；最大输出电流密度达到19．6mA／cm2和16．4mA／cm2，最大输出功率达到30．0mW和24.4mW经过145h连续试验运行，试验电池性能没有出现任何退化迹象。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 电化学性能 内阻
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燃料电池用微通道反应器的研究现状 被引量：11
7
作者 胡林会 胡鸣若 +1 位作者 朱新坚 王明华 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2003年第6期545-548,共4页
微通道反应器,是一种借助特殊微加工技术以固体基质制造的可用于进行化学反应的三维结构单元。它较常规反应器体积小一个数量级以上,安全性好,适用于汽车或移动电源;而且它可以利用现有的加油站和加气站直接进行能量补给,解决了通常难... 微通道反应器,是一种借助特殊微加工技术以固体基质制造的可用于进行化学反应的三维结构单元。它较常规反应器体积小一个数量级以上,安全性好,适用于汽车或移动电源;而且它可以利用现有的加油站和加气站直接进行能量补给,解决了通常难解决的燃料供给问题。重点介绍了它的结构和各个组成部分及相关的国内外研究现状。 展开更多
关键词 燃料电池 微通道反应器 质子交换膜燃料电池 蒸发器
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质子交换膜燃料电池的温度实验分析 被引量：10
8
作者 田玉冬 朱新坚 曹广益 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2005年第3期221-222,共2页
质子交换膜燃料电池(PEMFC)温度对发电性能的影响很大。通过自行开发的1kWPEMFC的温度控制实验,对其温度特性进行了详细分析,提出了温度控制的模型。
关键词 质子交换膜燃料电池 温度 实验 分析
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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
9
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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质子交换膜燃料电池数学模型的现状与发展 被引量：8
10
作者 邵庆龙 曹广义 朱新坚 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2003年第4期404-408,共5页
介绍了质子交换膜燃料电池(PEMFC)至今已有的各种数学模型。根据PEMFC的组成结构、工作原理进行了模型分类。重点以PEMFC的组成结构分类法,分析了各组成元件、单电池及电堆数学模型的建模方法、模型特点及模型研究结果。分析结果表明:... 介绍了质子交换膜燃料电池(PEMFC)至今已有的各种数学模型。根据PEMFC的组成结构、工作原理进行了模型分类。重点以PEMFC的组成结构分类法,分析了各组成元件、单电池及电堆数学模型的建模方法、模型特点及模型研究结果。分析结果表明:质子交换膜燃料电池数学模型应在其实用性、简单化和更真实反映电池动态工作过程等方面做进一步的研究。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 数学模型 阴极 阳极 电流密度
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熔融碳酸盐燃料电池实验研究 被引量：6
11
作者 于立军 曹广益 朱新坚 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第8期1250-1252,共3页
熔融碳酸盐燃料电池 (MCFC)是第 2代燃料电池 ,工作温度 650°C.组装了 1 2 cm× 1 0 cm的 MCFC单体电池 ,开发了电池的关键材料、烧结及升温程序 .电池以多孔陶瓷板材料 γ- Li Al O2 作为电解质支持体 ,其厚度为 0 .8mm,孔径... 熔融碳酸盐燃料电池 (MCFC)是第 2代燃料电池 ,工作温度 650°C.组装了 1 2 cm× 1 0 cm的 MCFC单体电池 ,开发了电池的关键材料、烧结及升温程序 .电池以多孔陶瓷板材料 γ- Li Al O2 作为电解质支持体 ,其厚度为 0 .8mm,孔径分布 0 .1～ 0 .8μm,孔隙率 50 % ;阴极采用多孔板 Ni,厚度为 0 .8mm,平均孔径为 1 2 μm,孔隙率 55% ;阳极采用多孔板 Ni,厚度为 0 .8mm,平均孔径为 8μm,孔隙率 50 % .电池的开路电压达到 1 .1 0 V,电流密度达到 1 2 0 m A/cm2 ,工作时输出电压为 0 .65～ 0 .70 V,输出功率 5～ 1 0 展开更多
关键词 熔融碳酸盐燃料电池 工作电压 开路电压 孔隙率 电压电流特性 电流密度
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基于模拟退火算法的燃料电池建模 被引量：10
12
作者 仲志丹 朱新坚 曹广益 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2006年第5期398-400,共3页
提出了一种基于模拟退火算法的优化建模方法,描述了模拟退火算法在燃料电池建模研究中的应用。结果表明,这种方法建立的数学模型和实验数据之间能够达到很高的拟合精度,平均平方误差为0.000 3%,相关系数达99.9%,接近最优结果。
关键词 燃料电池建模 质子交换膜燃料电池 模拟退火算法
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质子交换膜燃料电池活化极化过电压分析及优化 被引量：10
13
作者 王瑞敏 曹广益 朱新坚 《可再生能源》 CAS 2007年第4期45-48,共4页
对影响活化极化过电压的各种因素做了详细的分析,并在电化学原理和经验公式的基础上建立了活化极化过电压的数学模型;利用基于小生境的混合遗传算法对活化极化过电压模型参数进行了优化;通过Matlab/Simulink仿真试验,验证了该模型的有... 对影响活化极化过电压的各种因素做了详细的分析,并在电化学原理和经验公式的基础上建立了活化极化过电压的数学模型;利用基于小生境的混合遗传算法对活化极化过电压模型参数进行了优化;通过Matlab/Simulink仿真试验,验证了该模型的有效性。 展开更多
关键词 燃料电池 活化极化 过电压 小生境 遗传算法
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质子交换膜燃料电池两维、两相流动模型 被引量：5
14
作者 胡鸣若 石玉美 +2 位作者 朱新坚 顾安忠 于立军 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期676-684,共9页
提出了考虑电池内部两相流动的质子交换膜燃料电池数学模型,模拟了阳极、阴极两侧的流道和扩散层中同时发生两相流动时电池内部的各种传递特性,并用实验数据验证了该模型的准确性。模拟结果显示,当电池阴极扩散层中有液态水存在时会大... 提出了考虑电池内部两相流动的质子交换膜燃料电池数学模型,模拟了阳极、阴极两侧的流道和扩散层中同时发生两相流动时电池内部的各种传递特性,并用实验数据验证了该模型的准确性。模拟结果显示,当电池阴极扩散层中有液态水存在时会大大降低膜中的局部电流密度;质子交换膜中水的净通量方向可正、可负,因此电池的增湿策略应根据不同的运行工况而不断变化。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 两相流动 模型 增湿
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质子交换膜燃料电池的建模与控制 被引量：8
15
作者 田玉冬 朱新坚 曹广益 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2004年第4期301-303,共3页
针对目前PEMFC数学模型复杂难解和不能用于实际控制的弊端,综述了PEMFC系统建模,说明了PEMFC建模的发展趋势;分析了PEMFC控制的特点和发展趋势,从实时控制的工程角度出发,提出了PEMFC系统控制的新方案。
关键词 燃料电池 质子交换膜 建模 控制
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质子交换膜燃料电池电堆温度的非线性控制 被引量：7
16
作者 邵庆龙 曹广益 朱新坚 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 2004年第11期2584-2586,2590,共4页
基于质子交换膜燃料电池电堆的能量守恒,建立了在大范围的负载扰动下电池电堆温度的非线性模型。利用状态反馈线性化的输出对干扰基本解耦的新方法进行模型线性化,再依据最优控制理论设计了保证电堆温度恒定的非线性控制器。通过实验和... 基于质子交换膜燃料电池电堆的能量守恒,建立了在大范围的负载扰动下电池电堆温度的非线性模型。利用状态反馈线性化的输出对干扰基本解耦的新方法进行模型线性化,再依据最优控制理论设计了保证电堆温度恒定的非线性控制器。通过实验和仿真结果表明该控制器能够获得较好的控制效果。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(PEMFC) 电堆 状态反馈线性化 最优控制
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熔融碳酸盐燃料电池ZnO/NiO阴极稳定性及电化学性能研究 被引量：4
17
作者 黄波 李飞 +2 位作者 俞晴春 陈刚 胡克鳌 《电化学》 CAS CSCD 2004年第2期181-189,共9页
　以ZnO作添加物,采用流延成型法制备了ZnO/Ni复合阴极,研究其微观形貌和相组成,并应用交流阻抗谱研究了ZnO/NiO复合阴极在(Li0.62K0.38)2CO3低共熔盐中的稳定性和电化学性能.结果表明,ZnO/Ni复合阴极和Ni阴极具有基本相近的表面形貌、... 　以ZnO作添加物,采用流延成型法制备了ZnO/Ni复合阴极,研究其微观形貌和相组成,并应用交流阻抗谱研究了ZnO/NiO复合阴极在(Li0.62K0.38)2CO3低共熔盐中的稳定性和电化学性能.结果表明,ZnO/Ni复合阴极和Ni阴极具有基本相近的表面形貌、空隙率和孔径尺寸.ZnO的添加能显著降低NiO在熔盐中的溶解度,其中,2mol%ZnO/NiO复合阴极的NiO溶解度比纯NiO阴极的约低1个数量级,并具有较低的电荷传递电阻(接近于纯NiO值),可望成为MCFC一种很有前景的阴极材料. 展开更多
关键词 熔融碳酸盐燃料电池 氧化锌/氧化镍复合阴极 稳定性 电化学性能 微观形貌 相组成
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质子交换膜燃料电池移动电源温度模糊控制 被引量：7
18
作者 田玉冬 朱新坚 曹广益 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2005年第3期157-159,共3页
质子交换膜燃料电池移动电源是当前燃料电池研究领域的一个重要方向,也是一个研究热点,其中质子交换膜燃料电池的温度控制对移动电源的电池性能影响很大。从应用的角度出发,采用多变量模糊推理和模糊逻辑控制的理论,对质子交换膜燃料电... 质子交换膜燃料电池移动电源是当前燃料电池研究领域的一个重要方向,也是一个研究热点,其中质子交换膜燃料电池的温度控制对移动电源的电池性能影响很大。从应用的角度出发,采用多变量模糊推理和模糊逻辑控制的理论,对质子交换膜燃料电池温度控制进行了研究,建立了质子交换膜燃料电池移动电源的温度模糊控制系统,以有效地解决质子交换膜燃料电池温度控制的时变性、大滞后、不确定性和强耦合的难题。经过计算机仿真,结果表明此控制方案是合理和有效的,而且满足它的温度控制特性的要求。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 移动电源 模糊控制 温度系统
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质子交换膜燃料电池膜中气态水管理模型 被引量：5
19
作者 李曦 曹广益 +1 位作者 邵庆龙 朱新坚 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期2167-2174,共8页
分析质子交换膜燃料电池的膜水含量与运行参数的关系,从工程方法的角度建立水传输模型.模型分析得到,要提高膜的水合程度,需要通过增湿反应气体.过高的增湿反应气体又会引起阴极扩散层水的泛滥,需通过调节反应气体流量来缓解水的泛滥.... 分析质子交换膜燃料电池的膜水含量与运行参数的关系,从工程方法的角度建立水传输模型.模型分析得到,要提高膜的水合程度,需要通过增湿反应气体.过高的增湿反应气体又会引起阴极扩散层水的泛滥,需通过调节反应气体流量来缓解水的泛滥.为保证膜的高水合程度和低的阴极扩散层水的泛滥,建立了膜水含量的神经网络控制模型,为电池水管理奠定了基础. 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 膜水含量 湿度 神经网络模型
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可逆质子交换膜燃料电池研究进展 被引量：4
20
作者 隋升 王明华 +1 位作者 余晴春 朱新坚 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2004年第8期511-514,共4页
可逆质子交换膜燃料电池(RPEMFC)是一种在同一装置上实现水电解(充电)和燃料电池发电(放电)两种功能的储能电池。随着PEMFC技术的迅速发展,RPEMFC开始引起人们更多关注。介绍了它的工作原理,对电催化、膜电极(MEA)制作、电池性能以及应... 可逆质子交换膜燃料电池(RPEMFC)是一种在同一装置上实现水电解(充电)和燃料电池发电(放电)两种功能的储能电池。随着PEMFC技术的迅速发展,RPEMFC开始引起人们更多关注。介绍了它的工作原理,对电催化、膜电极(MEA)制作、电池性能以及应用等方面的研究进展进行评述。双效氧电极(氧还原和氧气析出)是RPEMFC的技术关键,但其电催化剂的双效高活性功能以及稳定性还没有得到很好解决。由于它的理论比能量高(可达3 600 Wh/kg),可靠性好,并且寿命长,因此RPEMFC在许多蓄电池的应用领域,特别是对质量有严格限制的场合(如航天飞机和太阳能飞机等),将得到广泛应用。 展开更多
关键词 可逆质子交换膜燃料电池 氢电极 氧电极 电化学反应
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