质子交换膜燃料电池流道尺寸对电池性能的影响

采用计算流体动力学软件Fluent中的质子交换膜燃料电池PEMFC模块,对流道深度进行数值模拟优化。建立质子交换膜燃料电池单电池模型,研究不同流道深度对燃料电池性能的影响。仿真结果表明,直道型流场的深度越小,电池性能越好,但是过小的流道深度会造成压力损失变大。综合考虑,流道深度取值为0.6mm时,电池输出性能较优。     

储能电池组充放电电压特性研究

【目的】大容量集装箱式锂离子电池储能系统通常由成百上千只电池单体串并联而成，由于木桶效应，储能系统中任一电池单体出现故障会导致系统容量衰减，严重时还会引发安全事故，及时甄别储能系统中的故障电池尤为重要。【方法】本研究以电力储能用磷酸铁锂电池组为对象，研究全充全放及脉冲充放电过程中电池组动态电压特性，通过分析故障电池在全充全放及脉冲充放电过程中电压变化特征，提出储能电池组故障电池快速识别方法。【结果】储能电池组全充全放过程中，故障电池仅在放电末端电压出现大幅下降，脉冲充放电过程中，故障电池电压随充放电功率的增大快速降低。【结论】通过脉冲充放电方式，能够快速识别并定位储能电池组中的故障电池。     

高活性碳纳米管阴极组合件的研制(英文)

应用两亲软化学法,将纳米铂有效地分散在多层碳纳米管阵列(ACNT)表面,使其得以修饰,形成了高活性的阴极催化材料,用于制备结构膜阴极组合件(MEA)。对MEA进行的形态学和电化学测试,证明可以大大改善质子交换膜燃料电池(PEMFC)的纳米结构和电化学性能。该种阴极催化材料除了表面均匀及高活性之外,还表现出比目前设计出的PEMFC高出约6倍的输出功率,在一定电位下的氧气中可以达到900 mW·cm-2,而贵金属铂搭载量则显著降低至0.14～0.19 mg·cm-2。实验结果表明,由于碳纳米管阵列的厌水性保证了电极性能的稳定性,从而为提高PEMFC电池的长期稳定性及降低成本提供了一条新的解决思路,具有一定的学术研究价值和经济应用价值。     

燃料电池混动汽车能量管理策略研究

【目的】能量管理策略（EMS）是燃料电池汽车能量控制的核心策略,一个优秀的能量管理策略能大幅度提高燃料电池的经济性与耐久性,有许多基于创新算法的能量管理策略被不断提出。【方法】本研究以燃料电池汽车（FCEV）为研究对象,将能量管理策略分为基于规则和基于优化两大类,分析每个分类下各种能量管理策略的优缺点。【结果】在对每种分类下的能量管理策略的表现分析后发现,当前燃料电池混动汽车使用的基于规则能量管理策略还有较大的改善空间。【结论】未来其将会被以智能优化算法为导向的能量管理策略所替代。     

影响全钒液流电池性能的因素研究

通过理论计算和实验研究全钒液流电池性能影响的主要因素,包括电池过度充电操作、电池内部电流密度和温度的变化、电解液流动方式和流道结构的设计、泵效率损失和电堆内部质子交换膜的厚度及其他等六方面,提出电池性能提升和结构优化的方法,为大规模液流电池储能工程应用打下坚实的基础.     

从专利角度分析钠离子电池的产业态势

【目的】钠离子电池在不断的优化调控中，逐步向实际应用靠拢，本研究旨为相关企业的专利战略布局提供技术指引。【方法】从专利角度对钠离子电池的产业态势，综合专利数量、研发团队类型、关键技术点等方面进行分析。【结果】钠电池的正极、负极、电解液为重点产业环节，其中，正极材料的研究团队相对较多，且层状氧化物正极材料的优化备受关注，主要申请人为中南大学、复旦大学及江苏正力新能电池技术有限公司等；负极材料目前较多采用硬碳，申请人主要集中在陕西科技大学、中南大学及华南理工大学等大专院校，相关企业申请量较少；电解液材料中，NaPF6较为常用。【结论】钠离子电池因其性能优势和成本优势备受关注，在锂资源供应紧张的情况下，钠离子电池发展迅速。     

电渗联合堆载预压及化学法加速淤筑土固结的试验研究

【目的】电渗法是通过在土体中施加低压直流电来加速排水固结的处理方法。在电场中，液体在外加电场的影响下通过膜的运动称为电渗。【方法】鉴于电渗法的特点，它通常联合堆载预压法、真空预压法和化学法共同使用来治理软黏土，本研究对黄河范县段的淤筑土采用单独电渗法、电渗联合堆载预压法、电渗联合化学法的比较试验，通过累积排水量、含水率、抗剪强度、能耗等结果来对比三种方法的效果。【结果】与未施加电渗法的三组对照试验相比，电渗试验无论是排水速率还是累计排水量相比于传统单一的方法都有了明显的提升，电渗联合堆载预压法处理后土样的强度最高。【结论】在各种方法当中电渗联合堆载预压法的提升效果最为明显。     

基于全地形的水果打包套膜小车设计

【目的】为了保证农民种植的果蔬质量，防止果蔬在运输过程中因磕碰而使CO₂浓度过高，导致水果腐烂。【方法】本研究通过使用旋转网袋装置、压力感应装置、球形扩展装置、双出入口以及选装清洗、烘干设计来对套膜打包进行仿真设计，并使用Ansys Workbench软件对该装置的关键部件进行有限元分析。【结果】在运输路面状况不良时，接触力会传递到果实的深处，果实内部的组织细胞会吸收该能量，对果实造成损伤，从而造成果实品质的下降。因此，合理巧妙地利用包装，能减少水果在运输过程中所受到的机械损伤，避免产品价值的流失。【结论】仿真结果表明，本研究所设计的水果打包套膜小车结构合理。     

膜蒸馏水处理技术专利进展

【目的】膜蒸馏作为一种新型的膜分离技术被广泛应用于水处理过程。本研究对该技术的专利发展态势进行梳理并分析了其研究热点。【方法】检索、统计和分析国内外专利文献，获得专利申请量、申请人构成、技术分布等方面的多维度信息，并总结了发展趋势。【结果】蒸馏水处理技术在中国、美国、日本发展得较为成熟；重点申请人的研究方向主要集中于膜材料的改进、膜蒸馏设备结构的优化、膜蒸馏工艺路线的改良、与其他工艺的耦合以及膜蒸馏技术应用的扩展这五大方面。【结论】未来该技术的发展趋势和热点将重点在于膜材料的改进、膜组件结构的优化、与其他分离工艺的耦合及低品位热源的利用方面。     

土体压密注浆过程的抬升数值模拟

【目的】为了减少压密注浆过程土体抬动位移过大而引发安全事故。【方法】基于有限元软件COMSOL中的线弹性土体本构模型，构建了浆泡在土体中均匀扩张和非均匀扩张两种模式下的抬动数值仿真模型，仿真结果与前人成果进行对比，抬动曲线相吻合，验证了模型的合理性。【结果】通过仿真模型分析了注浆孔高度、扩张方式、注浆量和土体类型对抬动的影响。【结论】该方法为土体压密注浆过程的土体抬动提供了一种分析方法，施工中可以通过提前仿真模拟来降低安全事故。     

风力发电机组偏航液压制动系统研究

【目的】研究蓄能器公称容积及预充压力、液压软管长度及通径、油液黏度等因素对风力发电机组偏航液压制动系统性能产生的影响。【方法】以实际生产中使用的某型风力发电机组偏航液压制动系统为研究对象，在仿真软件中构建系统模型，采用控制变量法分别对单一影响因素进行仿真分析。【结果】对比不同条件下偏航系统的卸压与建压响应时间及液压系统补压频率，得到不同变量对系统产生的影响。【结论】研究结果为偏航液压制动系统的设计和选型提供参考。     

飞机短舱加热表面水膜流动分布的数值研究

【目的】通过对飞机发动机短舱加热除冰时表面水膜的流动状况进行分析，为飞机短舱防冰热系统的设计提供参考。【方法】本研究以某型飞机短舱为研究对象，并基于欧拉-拉格朗日框架，采用离散模型（DPM）来建立水膜流动过程的数学模型，对短舱加热表面溢流水的溢流范围和水膜厚度变化情况进行分析。【结果】研究发现，短舱加热表面的水膜厚度呈现出先增大后减小的流动规律，水膜厚度最大为80μm。同时，对比水滴的撞击极限位置，短舱加热表面水膜的溢流范围最大为32%。【结论】受气流驱动，短舱表面水膜出现溢流的现象，研究结果对飞机短舱防冰热系统的设计具有重要参考价值。     

离子注入剂量对镁合金表面钛膜的性能影响

【目的】进一步提高AC91表面钛层的综合性能。【方法】采用离子注入技术研究了N离子注入剂量对镁合金表面Ti膜的力学和摩擦磨损性能的影响。【结果】随着N离子注入剂量的提高,镁合金表面Ti膜的显微硬度随之增大,这是由于表面Ti膜形成Ti/TiN复合涂层结构,摩擦磨损试验结果表明,N离子注入后摩擦系数降低,高剂量的N离子注入下摩擦系数进一步降低至0.299,摩擦试验前后磨损量失重最少,膜层的耐磨损性能得到提高。【结论】N离子注入可以有效提高镁合金表面钛层的综合性能,从而提高其防护效果。     

四足机器人结构设计及步态仿真研究

【目的】为提高四足机器人在复杂地面行走时的稳定性,对四足机器人结构进行设计,并对其步态进行仿真。【方法】基于哺乳动物的腿部结构,在SOLIDWORKS软件中构建四足机器人的三维模型,使用D-H模型法构建出腿部结构的运动学模型,通过运动学分析,得到四足机器人的足端运动轨迹图,并以Walk步态在V-REP仿真软件中进行仿真分析。【结果】本研究设计出一种结构简单、具有十二自由度的四足机器人。【结论】仿真结果证明,该机器人的机构设计有效,能实现稳步行走。本研究的研究成果为该类机器人的设计提供依据。     

水性聚氨酯在织物中的应用专利技术综述

【目的】分析水性聚氨酯应用于涂料、织物、纤维，所具有不同的技术效果，使得材料具有透气透水、耐磨、抗污等性能，为本领域工作人员提供建议。【方法】通过检索统计了水性聚氨酯在织物中应用申请量的趋势、专利申请的分布以及技术发展情况。【结果】得出了不同官能团对水性聚氨酯性能的影响，以及对涂覆水性聚氨酯的材料的性能影响。【结论】分析了织物通过水性聚氨酯处理后所具有的性能以及应用前景，供相关领域人员参考。     

基于三步法的二级倒立摆系统研究

【目的】为解决二级倒立摆系统非线性和强耦合问题，获得更好的稳定性和控制性，本研究设计一种基于三步法的控制器。【方法】建立二级倒立摆系统的状态空间模型，并划分为三个子系统。按照三步法控制器的设计步骤，对二级倒立摆子系统进行控制器设计，避免倒立摆系统在整体分析时出现耦合问题。【结果】通过李雅普诺夫函数证明了该控制器的稳定性。【结论】仿真结果证明，该控制器在二级倒立摆系统稳定控制中的有效性，具有更小的超调和平稳的响应过程。     

隔热窗膜专利技术综述

【目的】揭示隔热窗膜近几十年的发展态势，研究隔热机理及工艺路线的演变。【方法】依托专利和期刊检索工具，对最早的多层复合隔热膜、磁控溅射/蒸发镀膜的无机隔热膜、原色膜/染色膜、涂布的隔热透明涂料，后期的智能窗膜进行系统全面的检索和多维度的分析研究。【结果】以上技术解决了汽车和建筑用隔热窗膜领域长久以来的隔热、环保、防晒等问题。【结论】国内隔热窗膜的相关企业应当加强专利布局，在隔热窗膜领域、待开拓的市场地域进行有针对性的专利布局，进行海外专利风险研判。     

考虑损伤效应的PVC竹粉复合材料蠕变性能分析

【目目的的】为了全面探讨PVC竹粉复合材料的蠕变性能。【方法】本研究引用材料在不同温度下的蠕变试验数据，并根据时温等效原理绘制出不同参考温度下的蠕变柔量主曲线，同时推导出两种考虑损伤效应的蠕变新模型，采用新模型对25℃做参考温度的蠕变柔量主曲线进行拟合。【结结果果】本研究验证了可通过材料在较高温度、较短时间下的蠕变行为来预测较低温度、较长时间下的蠕变行为，并得到两种损伤新模型的待定力学参数。【结论】两种损伤蠕变新模型均能较好地表征PVC竹粉复合材料的蠕变力学性能，其中非定常Burgers损伤蠕变模型的拟合效果更佳。     

高烈度区框架结构混合减震设计方案比较分析

【目的】我国高烈度区目前大多数单独使用BRB或黏滞阻尼器进行消能减震设计，而混合减震技术则可以实现两种阻尼器优势互补，大幅提高结构的抗震性能。【方法】本研究根据消能器不同的特性，在一栋13层框架结构中设计了四种混合减震方案。【结果】通过ETABS将这四种减震方案分别进行多遇、罕遇地震下的动力时程分析，并与无控结构进行对比，发现四种混合减震方案均可以有效提高结构的抗震性能。【结论】其中将黏滞阻尼器设置在底部楼层，BRB布置在层间位移角较大楼层的布置方案消能减震效果最佳，达到了提高抗震性能的目的。     

数字化技术在起落架维修中的应用

【目的】本研究通过对起落架的拆装维护过程进行虚拟仿真，为参加培训的机务维修人员提供直观的参考。【方法】通过在UG NX软件中建立某型飞机起落架的模型，并根据飞机维修手册中的起落架拆解步骤在Inte3D中建立起落架虚拟拆解、装配数字化工艺仿真。【结果】仿真输出的BOM表格、装配动画仿真可作为起落架维修培训的参考资料。【结论】从而实现起落架拆装虚拟仿真过程可重复，不受培训环境限制，提高维修现场的直观性，缩短培训时间，节约培训成本，可为机务维修人员培训提供参考方法。