十四五商用车燃料电池发动机技术进展与北京冬奥会应用实践

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作者 王艳艳 赵兴旺 方川 《应用化学》 北大核心 2025年第4期577-586,共10页

氢燃料电池汽车是我国新能源汽车战略的重要组成部分,是推动氢能战略落地的重要力量。十四五期间,我国氢燃料电池在2022年冬奥会示范运营及燃料电池汽车示范城市群政策下取得了快速发展,本文重点介绍了氢燃料电池发动机电堆、氢气系统... 氢燃料电池汽车是我国新能源汽车战略的重要组成部分,是推动氢能战略落地的重要力量。十四五期间,我国氢燃料电池在2022年冬奥会示范运营及燃料电池汽车示范城市群政策下取得了快速发展,本文重点介绍了氢燃料电池发动机电堆、氢气系统、空气系统、冷却系统和电控系统等在此期间取得的技术进展及关键突破,阐述了其发展方向,回顾分析了2022年北京冬奥会运营期间的氢燃料电池汽车技术指标,结果表明,氢燃料电池发动机的可靠性、效率和经济性等指标达到或超过了传统内燃机的水平。研究为制定氢燃料电池下一阶段的规划以及打造商业经济性闭环场景提供了参考。 展开更多

关键词 氢燃料电池 技术进展 示范运营 加氢站

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基于气体扩散层接触压力均一性的质子交换膜燃料电池封装载荷优化研究

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作者 杨硕 李楠 +4 位作者 谈柱恩 徐云飞 李江飞 刘智 林杰威 《可再生能源》 北大核心 2025年第9期1151-1158,共8页

文章建立了质子交换膜燃料电池三维有限元模型,研究燃料电池封装载荷对气体扩散层(GDL)接触压力均一性的影响,使用变异系数(C_(V))衡量GDL接触压力的均匀程度,并以C_(V)最小为优化目标,使用支持向量机、反向传播神经网络、粒子群优化算... 文章建立了质子交换膜燃料电池三维有限元模型,研究燃料电池封装载荷对气体扩散层(GDL)接触压力均一性的影响,使用变异系数(C_(V))衡量GDL接触压力的均匀程度,并以C_(V)最小为优化目标,使用支持向量机、反向传播神经网络、粒子群优化算法优化支持向量机和灰狼优化算法优化支持向量机建立代理模型,再将最佳代理模型作为优化算法中的适应度函数,通过灰狼优化算法对封装载荷进行优化。结果表明:与其他3种方法相比,使用粒子群优化算法优化支持向量机建立的代理模型的预测精度更高;与优化前相比,C_(V)减小了35%,接触压力均一性得到提升,燃料电池的可靠性和使用寿命均得到改善。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池 气体扩散层 接触压力 封装载荷 优化

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可再生能源制氢下调峰电厂掺氢燃烧系统及经济性分析

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作者 王天天 刘彪 +6 位作者 季凡 袁殿 余杨晚晴 邹刚 胡文宇 杨福源 欧阳明高 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第3期54-61,共8页

我国可再生能源发电占比逐年增加,由于风电和光伏等可再生能源发电具有波动性、间歇性和随机性的特点,为了提高可再生能源消纳能力,传统火电机组需要在深度调峰的同时具有较强的灵活性。提出了一种基于可再生能源制氢的调峰电厂掺氢燃... 我国可再生能源发电占比逐年增加,由于风电和光伏等可再生能源发电具有波动性、间歇性和随机性的特点,为了提高可再生能源消纳能力,传统火电机组需要在深度调峰的同时具有较强的灵活性。提出了一种基于可再生能源制氢的调峰电厂掺氢燃烧系统构想,并以350 MWe火电机组为例进行系统方案设计,研究了不同掺氢比例和调峰负荷下的技术经济性,分析了煤炭价格、碳税和制氢电价对调峰电厂度电成本的影响,讨论了不同参数影响下该项目的投资回收期。结果表明:以合适比例掺氢辅助燃烧后进一步深调锅炉负荷,具有较好的经济效益。若不计碳税和制氢用电成本,标准煤价以800元/t计算,不掺烧氢气时(方案1)的度电成本为0.347元/kWh,以20%掺氢比例辅助燃烧后进一步深调锅炉负荷至20%THA(方案5)可将度电成本控制在仅增加2.0%。当标准煤价大于1800元/t或碳税大于400元/t时,火电机组掺氢所带来的省煤收益和降碳收益愈加显著,改造方案在度电成本上开始占据优势。但随着制氢电价的提高,掺氢改造方案的度电成本会随之增加。当标准煤价为1000元/t、碳税为100元/t、不计制氢用电成本时,方案5的投资回收期最短,为10.65 a。若未来煤炭价格和碳税价格进一步提高,火电机组掺氢改造的经济效益更加显著。 展开更多

关键词 可再生能源 电解水制氢 调峰电厂 掺氢燃烧 方案设计 经济性分析

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质子交换膜燃料电池高效主动喷雾增湿器的设计

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作者 李阳 赵兴旺 +3 位作者 丁芳 王显 葛君杰 方川 《应用化学》 北大核心 2025年第7期982-992,共11页

质子交换膜燃料电池(PEMFC)的气体湿度对其性能和寿命有很大的影响,为了控制其气体湿度,通过结构优化:首先,设计了2代均流雾化腔:第1代实现液滴逆向分散,第2代引入三层均流板与四分流道,经计算流体动力学(CFD)优化后四分流道流量误差由4... 质子交换膜燃料电池(PEMFC)的气体湿度对其性能和寿命有很大的影响,为了控制其气体湿度,通过结构优化:首先,设计了2代均流雾化腔:第1代实现液滴逆向分散,第2代引入三层均流板与四分流道,经计算流体动力学(CFD)优化后四分流道流量误差由4.24%降至1.16%,压降从8.7 kPa降至5 kPa;其次,引入二级换热架构,一级换热器利用出堆水温预热液滴,二级换热器通过调节入堆水温控制湿空气温度,可以避免液态水残留,二级换热器出口露点与理论值吻合,误差≤±1℃,覆盖燃料电池典型工况。结合二代雾化腔和二级换热架构,实测露点可达54.34℃、实测湿度可达63.76 RH%,可以满足电堆较高湿度的需求。这种融合逆流喷雾、均流结构与二级换热技术,能够突破传统膜管增湿器被动加湿、响应慢的局限,可以为燃料电池系统动态湿度管理提供解决方案。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池 喷雾增湿器 雾化腔设计 二级换热 湿度调控

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基于单片阻抗一致性吹扫的燃料电池低温冷启动策略研究 被引量：5

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作者 孔维峰 方川 +10 位作者 刘继红 李建秋 李飞强 黄圣涛 赵兴旺 石焱 袁殿 徐梁飞 孙鹏 周恩飞 欧阳明高 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期260-268,336,共10页

车用石墨板燃料电池低温冷启动能力弱,是影响燃料电池技术在北方寒冷地区大规模推广的重要瓶颈。饥饿自升温是一种常见的低温冷启动策略,其基本原理是通过降低反应物供应速率来增加过电势,短时间在电池内部产生大量热量从而实现快速升... 车用石墨板燃料电池低温冷启动能力弱,是影响燃料电池技术在北方寒冷地区大规模推广的重要瓶颈。饥饿自升温是一种常见的低温冷启动策略,其基本原理是通过降低反应物供应速率来增加过电势,短时间在电池内部产生大量热量从而实现快速升温。该方法原理简单,但对电堆单体初始含水量一致性要求高、且易出现单片反极和尾排氢浓度超标的情况,影响系统安全性和电堆耐久性。针对上述问题,课题组研制了单体多通道交流阻抗在线测试装置,提出了面向单片阻抗一致性的电堆优化吹扫策略,建立了基于定电压变流量泵氢控制的低温冷启动方法,实现了低温启动瞬态过程的高产热、高安全、高动态的电压、电流、进堆/旁通空气流量的多目标多参数的耦合协调控制。台架实验结果表明,采用优化吹扫策略后,单片阻抗间最大差值由0.7降低至0.2 mΩ以下;燃料电池发动机系统可实现124 s内-40℃下快速启动,且重复性好。相关技术在北京冬奥会燃料电池示范中获得了应用,验证了其有效性。 展开更多

关键词 燃料电池汽车 低温环境适应性 停机吹扫 冷启动 泵氢控制

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我国新能源风光发电制氢成本动态测算 被引量：10

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作者 孙旭东 成雪蕾 +3 位作者 王树萌 王佳伟 赵玉莹 张博 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1-10,共10页

新能源发电制氢技术不断成熟,制氢成本直接影响氢能产业商业化推广与应用。针对电解水制氢技术方案投入与运营成本变化,基于新能源产业风光发电成本视角构建了碱性(ALK)电解槽+风电、质子交换膜(PEM)电解槽+风电、碱性(ALK)电解槽+光伏... 新能源发电制氢技术不断成熟,制氢成本直接影响氢能产业商业化推广与应用。针对电解水制氢技术方案投入与运营成本变化,基于新能源产业风光发电成本视角构建了碱性(ALK)电解槽+风电、质子交换膜(PEM)电解槽+风电、碱性(ALK)电解槽+光伏发电、质子交换膜(PEM)电解槽+光伏发电4种电解水制氢组合方案的成本动态测算模型,并通过敏感性分析研究了相关因素对制氢成本的影响。结果表明:4组方案制氢成本在研究期内(2017—2020年)分别降低了13.95%、29.22%、19.55%和31.03%,2020年制氢成本分别为17.90、28.27、21.54和32.23元/kg,而能耗和发电成本是降低4种方案制氢成本最具潜力的影响因素。同时,对比分析了其他电源及传统化石能源制氢等不同制氢技术工艺的经济性,不同制氢情景下,制氢成本由低到高分别为煤制氢、工业副产氢、天然气制氢、煤制氢+碳捕获收集(CCS)、ALK风电制氢、甲醇制氢、ALK光伏制氢、ALK谷电制氢、PEM光伏制氢和PEM谷电制氢。 展开更多

关键词 风力发电 光伏发电 成本估算 电解水制氢 敏感性分析

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面向冬奥示范的新一代燃料电池系统技术突破 被引量：6

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作者 方川 袁殿 +6 位作者 邵扬斌 徐梁飞 李飞强 胡尊严 李建秋 周宝 戴威 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期535-544,共10页

燃料电池汽车是新能源汽车的重要技术路线。针对2022冬奥应用环境,开展了燃料电池发动机系统高密度集成、耐久性管理和低温冷启动技术研究,提升其性能及低温环境适应性。车辆在张家口进行了近3年示范运营,经历了-20℃以下的低温环境,通... 燃料电池汽车是新能源汽车的重要技术路线。针对2022冬奥应用环境,开展了燃料电池发动机系统高密度集成、耐久性管理和低温冷启动技术研究,提升其性能及低温环境适应性。车辆在张家口进行了近3年示范运营,经历了-20℃以下的低温环境,通过抽取样本信息,分析了燃料经济性、耐久性和可靠性。示范运营积累的经验和改进措施为2022冬奥会“氢能出行”服务及燃料电池汽车示范城市群项目实施打下基础。 展开更多

关键词 燃料电池汽车 低温环境适应性 经济性 耐久性 可靠性

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Ni含量对Y-Mg-Ni基合金储氢性能的影响 被引量：2

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作者 姚继伟 季燕全 +3 位作者 雍辉 王帅 胡季帆 张羊换 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期9166-9174,共9页

采用真空熔炼炉成功制备了标称成分为Y_(5)Mg_(95-x)Ni_(x)(x=5,10,15)的合金。合金与氢反应前后的微观结构及成分通过XRD衍射、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和能谱分析进行了表征。并在五次活化处理后,采用Sievert仪对实... 采用真空熔炼炉成功制备了标称成分为Y_(5)Mg_(95-x)Ni_(x)(x=5,10,15)的合金。合金与氢反应前后的微观结构及成分通过XRD衍射、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和能谱分析进行了表征。并在五次活化处理后,采用Sievert仪对实验合金的等温加氢、脱氢动力学进行了测试。结果表明,Ni的加入细化了晶粒,增加了合金与H_(2)接触的表面积,同时显著提高合金在低温下的吸氢与脱氢反应速率,元素取代后,合金表面氢解离率提高,Mg-H键减弱,活化能降低,明显改善了储氢动力学,但对合金的储氢热力学并没有太大的影响,对改善合金热力学性能还有待深入研究。 展开更多

关键词 储氢材料 微观结构 动力学 热力学

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共享汽车智能调度专家系统的研究 被引量：3

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作者 周鹏飞 乔佳 李良 《计算机应用与软件》 北大核心 2018年第4期109-111,190,共4页

随着共享汽车业务的发展,异地还车服务将成为共享汽车的标配服务。客服需求的不确定性决定了共享汽车的聚集效应。通过智能化的专家系统ES(Expert System)来实现共享汽车的均衡调度,对降低企业运营成本和提高企业运营效率有着非常重要... 随着共享汽车业务的发展,异地还车服务将成为共享汽车的标配服务。客服需求的不确定性决定了共享汽车的聚集效应。通过智能化的专家系统ES(Expert System)来实现共享汽车的均衡调度,对降低企业运营成本和提高企业运营效率有着非常重要的作用。迄今,在生产过程中的调度方法研究上已经取得了很多成果,其主要涉及数据建模和优化方法。基于实际运营数据和数据挖掘技术,阐述共享汽车智能调度专家系统的实现方法。 展开更多

关键词 共享汽车 智能调度 数据挖掘 专家系统

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一种车载设备通信系统的设计与实现 被引量：1

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作者 周鹏飞 乔佳 李良 《计算机应用与软件》 北大核心 2018年第3期67-69,79,共4页

汽车分时租赁给用车用户带来了很好的用车体验。在用户整个的用车过程中,只需要通过APP取车、还车、支付等操作就可以简单地完成一次用车的体验,过程快捷、方便。给客户带来方便的同时,大量的分时车辆却给运营公司的管理带来了很大挑战... 汽车分时租赁给用车用户带来了很好的用车体验。在用户整个的用车过程中,只需要通过APP取车、还车、支付等操作就可以简单地完成一次用车的体验,过程快捷、方便。给客户带来方便的同时,大量的分时车辆却给运营公司的管理带来了很大挑战,运营系统必须能够快速响应APP的用户请求,并且与相应的车辆进行通信。如何去保证稳定和高效地与这些车载设备进行通信便成为了整个业务的焦点问题,对此提出并实现了一种高效的解决方案,能够很好地满足目前分时租赁企业需求。目前该系统在某分时租赁企业已经成功运行一年多时间没有出现过因通信问题而导致的系统故障。 展开更多

关键词 分时租赁 车载设备 业务控制器 路由控制器 IO控制器

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PEMFC用石墨/树脂复合材料双极板的研究进展 被引量：7

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作者 康启平 张国强 +1 位作者 刘艳秋 张志芸 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期346-349,共4页

综述质子交换膜燃料电池(PEMFC)用石墨/树脂复合材料双极板的物理、化学性能和制备方法的研究进展;指出目前复合材料双极板的制备方法主要为模压成形,但需要优化石墨、导电添加剂与树脂混合不均匀、制备时间较长以及脱模剂选择等问题。

关键词 质子交换膜燃料电池(PEMFC) 石墨 树脂 复合材料 双极板

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质子交换膜燃料电池Pt基催化剂研究进展 被引量：5

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作者 康启平 张国强 +2 位作者 张志芸 刘艳秋 乔佳 《电源技术》 CAS 北大核心 2019年第4期713-715,共3页

质子交换膜燃料电池(PEMFC)由于高效、低温快速启动、无污染等优点而受到广泛关注。然而,贵金属Pt依然是PEMFCs最常用且高效的电催化材料,其高成本和催化性能不稳定是制约PEMFCs实现大规模商业化的关键因素。在综述近年来质子交换膜燃... 质子交换膜燃料电池(PEMFC)由于高效、低温快速启动、无污染等优点而受到广泛关注。然而,贵金属Pt依然是PEMFCs最常用且高效的电催化材料,其高成本和催化性能不稳定是制约PEMFCs实现大规模商业化的关键因素。在综述近年来质子交换膜燃料电池Pt基催化剂研究进展基础上,对催化剂技术发展提出建设性建议。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池 氧还原反应 合金催化剂 核壳结构

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PEMFC非金属催化剂的研究进展 被引量：2

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作者 康启平 张国强 +1 位作者 张志芸 刘艳秋 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期76-78,共3页

综述近几年质子交换膜燃料电池(PEMFC)非金属催化剂的研究进展,主要包括N、B、P、S等单一原子掺杂碳材料和多元掺杂凌材料。概述非金属催化剂面临的困难及发展方向。

关键词 质子交换膜燃料电池(PEMFC) 非金属催化剂 氧还原反应(ORR) 氮掺杂碳催化剂

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质子交换膜燃料电池非贵金属催化剂研究进展 被引量：2

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作者 康启平 张国强 +2 位作者 张志芸 刘艳秋 乔佳 《新能源进展》 2018年第1期55-61,共7页

贵金属铂(Pt)基催化剂价格昂贵且易中毒,这是造成质子交换膜燃料电池难以大规模商业化的主要原因,而非贵金属催化剂有望替代Pt基催化剂来解决这一难题。本文综述了最近几年非贵金属催化剂在质子交换膜燃料电池中应用的研究进展,并提出... 贵金属铂(Pt)基催化剂价格昂贵且易中毒,这是造成质子交换膜燃料电池难以大规模商业化的主要原因,而非贵金属催化剂有望替代Pt基催化剂来解决这一难题。本文综述了最近几年非贵金属催化剂在质子交换膜燃料电池中应用的研究进展,并提出了今后的研究重点和方向。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池 氧还原反应 非贵金属催化剂 过渡金属氧化物

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