基于温度条件下PEM燃料电池的动态特性

目的研究温度变化对PEM燃料电池动态特性的影响,分别比较不同加湿温度和电池温度下PEM燃料电池的动态特性,找到最佳加湿温度和电池温度.方法通过测试PEM燃料电池的伏安特性和交流阻抗,采用等效电路法研究燃料电池中的欧姆阻抗和法拉第阻抗,分析电池温度和加湿温度对燃料电池的伏安特性,欧姆阻抗和法拉第阻抗的影响.结果实验得出电池温度和加湿温度不同对PEM燃料电池的影响不同;不同的电池温度和加湿温度对电池的电阻变化影响不同.结论当加湿温度低于电池温度10K时,电池性能最好,欧姆阻抗和法拉第阻抗最低;因此实验结果对PEM燃料电池性能的优化具有重要意义.     

操作参数对PEMFC性能的影响

通过实验研究三通道蛇形非对称流场的质子交换膜燃料电池(PEMFC)运行温度、气体加湿温度、空气流量、H2流量以及燃料电池工作压力等操作参数对PEMFC性能的影响。结果表明:燃料电池温度保持在333～343K,加湿温度与电池温度相同时,电池性能达到最佳状态;质子交换膜燃料电池中O2的还原反应是影响整个燃料电池放电性能的一个关键因素;工作压力为2.026×105Pa左右时电池的性能最佳。     

质子交换膜燃料电池分体式集成电堆

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是电动汽车的最佳候选电源。为提高其效率,研制了一种分体式质子交换膜燃料电池集成电堆。采用外置式Nafion○R115膜加湿器,加湿系统与冷却系统合二为一。在70℃,气体流量小于7L/min时,膜加湿器能为反应气体提供摩尔分数为72%的加湿量,满足了电堆的加湿需求。电堆活性面积为390cm2,在电流密度为2.1A/cm2时,电堆最大功率可超过1.2W/cm2。用电化学分析方法研究了电堆的静态与动态电性能。发现小于1A/cm2的电流密度有利于电堆活化,而电流密度超过1.5A/cm2会使电堆的稳定性变坏。     

不同工作条件下燃料电池输出特性的数值分析

针对某金属双极板燃料电池,为了分析不同工作条件对其输出特性的影响,采用计算流体动力学(CFD)方法对质子交换膜燃料电池进行了数值模拟,并通过与试验结果进行对比证明了仿真结果具有一定的参考价值。其后着重分析了工作温度、工作压力、反应物湿度对该金属双极板燃料电池输出特性的影响。结果表明,燃料电池性能受气体传质及膜的质子传导性的影响较大,增大工作压力、增加反应物湿度和适当提高工作温度能够改善燃料电池输出性能。对该金属双极板燃料电池,推荐工作温度为313K~333K,氢气100%加湿,空气60%加湿。     

燃料电池电站功率调节系统的设计

燃料电池电站功率调节系统对整个电站系统工作的可靠性、效率和输出波形质量有很重要的影响.文中通过仿真、实验的方式,研究电路结构与燃料电池参数的优化配合关系,提出了高效逆变主电路的设计规律.通过研究逆变系统的数学模型,为逆变系统输出波形控制技术提供理论依据和指导,并研制了实用的、高性能和低成本的数字化、智能化控制系统,其中着重于数字控制系统的逆变器输出波形控制技术.文中还采用滑模变结构控制策略研究了波形控制技术,并通过实验进行了验证.结果表明,文中所提出的设计方案满足了系统功能要求,并具有良好的可靠性、输出波形质量和较高的转换效率.     

中小企业工业空调高压喷雾加湿技术及应用

本文提出了一种适合中小企业的车间加湿技术——高压喷雾加湿技术。对该加湿系统的加湿原理、设备、节能及特点进行了详细讨论,并比较了高压喷雾加湿技术和其他常用的加湿方式。之后又对该高压喷雾加湿技术的选型设计进行了探讨分析,包括其设置问题、喷嘴及水质等。     

基于阴极再循环的燃料电池系统建模与动态性能分析

阴极再循环通过调节电堆进气中的氧分压和水蒸气分压特别适合解决车用燃料电池系统在低怠速工况下的缺水和高电势问题。建立了一个带阴极再循环功能的燃料电池非线性系统控制模型,使用阴极再循环泵将阴极出口的气体引回到空压机出口实现了进气加湿和氧分压调节。该模型可捕捉由阴极再循环带来的一系列动态响应。结果表明,阴极再循环可以极大地改善小电流密度下的进气湿度,随着阴极再循环比的增加,加湿动态响应加快;氧分压调节的动态响应较慢,但通过合理的阴极再循环策略仍能将小电流密度下的高电势限制在0.8 V以下。通过抑制小电流密度下的电压,实现了50%的怠速功率降幅。     

燃料电池汽车开发及产业化的关键技术研究

燃料电池电动汽车技术是当今世界上正在进行研究的一项高新技术,文章介绍了燃料电池电动汽车的动力系统和燃料电池系统的基本结构和工作原理。从燃料电池电动汽车的车身和底盘设计、燃料电池系统、驱动电机系统、电控系统以及系统优化等方面,分析了燃料电池电动汽车开发及产业化需要解决的关键技术,同时提出了相应的技术路线和对策。     

带燃料电池增程器的插电式混合动力电动车

由于日益严格的立法和公司面临的巨大社会压力,城市配送运输车队的电气化变得越来越重要。本文介绍了一款最大总重为7.5 t的3.5 t改装轻型车。该车有一个串行混合电动动力系统,最大电力牵引功率为150 kW,还有一个60 kW的燃料电池增程器。该车使用一个46 kW·h的电池,平均电压水平为400 V,从而使全电动范围达到120 km。电力驱动由一个感应电机和一个锂锰铁磷酸盐（LMFP）电池以及一个2速变速箱实现。燃料电池系统有一个容量为95 L的燃料箱,压力水平为70 bar,这使得车辆的总里程达400 km。一个质子交换膜（PEM）用于直接使用氢气,其额定功率为1.0 W/cm²。质子交换膜被集成在一个60 kW的燃料电池系统中,用于车辆的车载能源生产。对于空气通道,燃料电池系统有一个电动辅助涡轮增压器,以利用废气的热能。吸入空气的加湿是通过一个水喷射器实现的,该喷射器使用来自排气除湿的水。氢气路径是通过一个喷射器电路和一个用于处理氮气的清洗阀实现的。在下文中,将介绍燃料电池系统的设计和控制。最后,介绍了燃料电池系统运行过程中最重要的影响。     

两种新型电源的应用需求分析

氢质子膜燃料电池和铝空气燃料电池都具有工作温度较低、可实现百千瓦级供电的特点,均有作为备用电站应用的潜质. 该文从特殊用途的备用电站需求出发,在分析系统工作现状的基础上,阐明其实现工业化应用的关键技术需求.     

质子交换膜燃料电池空压机系统与能流分析

首先,从质子交换膜燃料电池电堆阴极的需求对空压机出口压力、流量进行理论分析;然后,根据能量守恒原则从整体上对质子交换膜燃料电池供气系统中双螺杆压缩机的能流进行分析。通过分析可知:空气供给系统电机的控制与电机特性、压缩机特性、电机的转速、电堆控制输出对象均密切相关。     

天然气场站燃爆风险评估模型及应用

天然气场站作为城市中不可缺少的能量供给源,其在运营过程中存在一定的风险。通过对现有的相关法律法规、标准规范以及国内外现有研究成果的参考,初步形成以天然气场站燃爆为目标,以工作人员、组织管理、失效、点火源等4个一级指标,14个二级指标和46个三级指标为天然气场站燃爆风险评估指标体系的框架结构。设计发放调研问卷,利用统计分析软件验证评价指标体系的信度效度,量化分析燃爆指标体系。采用模糊综合和层次分析的方法,确立天然气场站燃爆风险评估模型,以陕西省某天然气场站为燃爆风险评估对象,验证所建数学模型的有效实用性,进而对天然气场站的燃爆事故防控与安全管理提供了依据。     

天然气管输系统输气潜力分析及精细化管理研究

天然气管输系统的输配气能力是影响天然气定价的关键因素,然而学者们对于天然气管输系统输气能力的研究未考虑安全文明运行的要求,且未结合精细化管理来提高输气能力。本文利用气体管道仿真软件TGNET,结合广安天然气管输系统的实际运行情况,考虑安全运行和降噪要求,从站场工艺管道流速限制、输气干线管道流速限制、其他限制条件3个方面分析了该管输系统的最大输气潜力,并基于精细化管理角度提出了提高天然气管输系统输气潜力的措施。研究表明:从以上3个方面可以有效分析天然气管输系统的最大输气潜力;从设备维修、设备维护、建立设备管理案例库、建立奖惩制度4个方面,可以有效提高天然气管输系统的输气潜力。这对确定合理的天然气定价、提高供气调度的准确性提供了参考价值。     

基于网络的加油站控制管理系统的研制

针对当前加油站落后的管理现状，设计了一套基于网络的加油站控制管理系统．系统具有良好的用户界面、丰富的功能模块和完善的数据库管理，实现了加油站业务微机管理和网络数据传输．介绍了系统的设计思想、构成及基本功能，并对相关技术难点展开了探讨．     

基于移动互联网的设备智能维护管理平台研究

移动互联网的兴起推动了设备管理信息获取方式的变革。天然气分输站设备管理的方式为传统的定期维修或者事后维修方式,通过PC或电话通知相关技术人员。为了解决现有维修方式的弊端和信息传输的时效问题,利用移动APP的新技术,开发了基于云端的移动互联网设备管理系统,并改变传统的维修方式为更加科学、合理的视情维修方式,及时全面地将相关设备信息推送给技术人员,避免分输站的事后维修引发的天然气停供等风险。     

一种改进的质子交换膜燃料电池系统动态模型

在已有的质子交换膜燃料电池系统模型基础上添加气体扩散层模型和膜电极组件动态模型,研究膜中水含量的动态特性.仿真结果表明,系统动态模型改进之后其输出性能与实验值误差较小,能够反映外部操作条件变化对电池内部电化学反应和物料传递过程的影响,膜中水含量和输出性能的动态响应过程更加接近实际情况,相关信息可用于间接控制膜中水含量和优化系统.     

间歇生产气井井网智能系统的研制

随着天然气的产出,地层能量下降,间歇气井愈发增多,针对衰竭但尚有一定产气量的间歇生产气井进行增产投资与收益不成正比的问题,在传统单井监控系统基础上,基于三菱FX系列可编程逻辑控制器研制了一套间歇生产气井井网智能监控系统。该系统将单个气井物联,形成井网,以三菱FX系列可编程逻辑控制器为系统中枢,统筹数据采集、监控与逻辑处理、数据传输、应急阀系与供电五大子模块,使得全井站数据实时传入控制终端,结果表明,该系统能以较低的成本投资,实现全井站气井整个寿命周期的实时数据监测,特别针对间歇生产气井可实现后期衰竭饱和自动采集,极大程度提升了井站的实时监控效果、间歇生产气井的开发程度与节能效果。     

燃料电池空气供应系统自适应神经网络滑模控制

聚合物电解质膜燃料电池(polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC)空气供应系统易受参数不确定性和外部干扰的负面影响,难以实现高精度数学建模和鲁棒控制.设计了一种自适应神经网络滑模控制器,用于将PEMFC空气供应系统过氧比调节至其最优参考值,以维持最大系统输出净功率并避免氧饥饿.利用径向基函数神经网络在线逼近系统的未建模动态,而无需对外部干扰与模型参数摄动的界的先验信息.由Lyapunov理论分别推导出神经网络权值和滑模增益的自适应律,以保证闭环系统稳定性.仿真结果表明,所设计的控制器不仅改善了过氧比控制的动态行为,还有效减弱了控制输入的大幅超调和抖振.     

南极中山站风光互补系统控制策略的研究与仿真

面对传统的柴油发电在环境和运输方面给南极中山站供电造成的问题,风光互补发电技术既能保证供电需求,又不会污染极地地区的环境。结合南极中山站的气象数据,以及负载用电量数据分析;并进行了系统能量匹配计算。表明风光互补发电系统能够满足南极中山站的负载需求。针对南极特有的极昼极夜现象以及常年低温环境,提出南极中山站风光互补系统能量管理方案和控制策略;并对光伏板、风机进行了极地低温环境下的最大功率点跟踪控制策略仿真实验。验证了控制策略的可行性。     

45kW质子交换膜燃料电池发动机建模与仿真

建立了较为完整的包括电堆、反应气体供应以及水热管理3个主要模块的45 kW级质子交换膜燃料电池(PEMFC)发动机数学模型.电堆电压模型引入了误差补偿项,提高了电压计算精度,并通过实验数据得到验证.选取冷却液入堆温度、空气过量系数和阴极入口空气压力为系统的操控变量,在给定电流密度下进行了电堆相关性能对操控变量的敏感性分析.仿真结果表明,为了获得较好的系统输出性能,应适当降低冷却液入堆温度,提高阴极入口空气压力;为了保持合理的电堆温度,必须有效控制该系统的水热管理系统.