质子交换膜燃料电池故障诊断的模式识别方法

针对质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)故障诊断,提出了一种基于电化学交流阻抗谱(EIS)的组合模式识别方法,即采用典型频率点的EIS拟合,快速获取EIS并达到抑制低频点"飘散"的效果,以EIS与实轴的两个交点(高频交点和低频交点)作为故障诊断的特征向量值,采用模糊C均值聚类和支持向量机算法分别对样本特征向量、待测特征向量进行聚类和分类.采用已发表文献中的实验数据构造了故障模型并进行了仿真分析,结果表明提出的方法快速、有效.     

纳米Y2O3掺杂CeO2固体电解质导电性能及机理研究

以纳米粉体为原料，采用固相反应法制备了Y2O3掺杂CeQ2、运用XRD分析了它们的相组成和结构，在300℃-1000℃温度范围内利用交流阻抗谱技术，试其电性能。结果表明在掺杂范围内，固体电解质存在三种不同的导电机理。     

低湿度下质子交换膜燃料电池的交流阻抗分析

采用Nafion(112膜制备膜电极(MEA)并对质子交换膜燃料电池(PEMFC)进行了无外增湿条件下E-I极化曲线和电化学交流阻抗谱(EIS)的测试。对比分析了20和55℃时的交流阻抗谱图,结果表明不同温度下EIS中代表质子传导电阻的Rhf值和电荷转移电阻的Rct值有明显不同,低电流密度下的Rhf值和E-I极化曲线上的欧姆极化区具有更好的一致性。电池在15 mA.cm-2的恒电流密度下放电时,随着温度升高Rhf值和Rct值都相继增大,其中Rhf值随温度升高有显著变化,是导致PEMFC在操作温度超过45℃时性能降低的主要因素。     

用电化学交流阻抗法研究铝合金表面稀土转化膜

应用电化学阻抗谱（EIS）研究了铝合金表面稀土膜的成膜过程和机理,并通过测试极化曲线,比较了不同极化电位、不同pH值对层耐蚀性的影响,结果表明在铈盐溶液中可在铝合金表面成膜,与成膜过程相对应的EIS变化清楚地显示膜层的变化,转化膜层具有良好的耐蚀能力。     

导电聚吡咯的电化学行为及表面形貌研究

以水为溶剂，分别选用对甲苯磺酸、对甲苯磺酸钠、高氯酸锂、硫酸氢钾、硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠为支持电解质，用电化学法合成聚吡咯（PPy）膜。采用循环伏安法（CV）、交流阻抗谱（EIS）研究了PPy膜的电化学行为，结果表明掺杂阴离子种类及聚合时间对EIS曲线有很大的影响。采用扫描电子显微镜（SEM）对PPy膜表面形貌进行表征，观察到聚合时间和电流密度对其表面形貌影响极大。聚合时间长、电流密度小生成的PPy膜表面较为平整、致密；反之，表面较为粗糙、疏松多孔。最佳聚合时间为20min、电流密度为100μA/cm^2。     

质子交换膜燃料电池欧姆阻抗的试验研究

为了解质子交换膜燃料电池(PEMFC)欧姆阻抗的影响因素,用断电法测出了不同工作温度、不同增湿条件、不同进气过量系数、不同工作压力下的欧姆阻抗。试验结果表明,PEMFC欧姆阻抗随工作温度的提高而减小,随进气湿度的增大而减小,受工作压力和进气过量系数的影响较小。欧姆阻抗的明显增大可作为PEMFC质子交换膜变干的判定依据。合理控制工作温度、进气湿度等参数,可以减少欧姆极化损失,提高PEMFC的工作效率。     

阴极低铂载量催化剂直接甲醇燃料电池的交流阻抗谱

为了降低直接甲醇燃料电池(DM FC)的成本,研究了阴极低铂载量催化剂的DM FC的交流阻抗谱(E IS)。利用等效电路,考察温度、空气体积流量对DM FC单电池的反应动力学、传质以及欧姆阻抗等电极过程的影响。实验表明:膜阻抗、常相位角元件的电容、电荷转移电阻、以及甲醇氧化弛豫过程相关的低频电感和电阻随着工作温度的升高而呈规律性的变化;空气流量则对电荷转移电阻和低频电感的影响较为显著。     

Li_2SO_4-Ce_(0.9)Ca_(0.1)O_(1.9)复合电解质中温区电学性能与应用

以 Li2 SO4 和 Ce0 .9Ca0 .1O1.9为原料 ,混合制成复合电解质 .实验表明 ,Li2 SO4 -Ce0 .9Ca0 .1O1.9复合电解质在中温区 (50 0～ 650℃ )具有较高的导电率 ,以此材料制成的燃料电池的开路电压可达 1 .0 V左右 ,明显高于以 Ce0 .9Ca0 .1O1.9为电解质的燃料电池的开路电压 ,在 550℃左右具有 1 0 m W/cm2 以上的最大输出功率密度 ,但在更高的温度下性能有所下降 ,且电极性能尚待改进 .     

Li2SO4-Ce0.9Ca0.1O1.9复合电解质中温区电学性能与应用

以Li2SO4和Ce0.9Ca0.1O1.9为原料,混合制成复合电解质.实验表明,Li2SO4Ce0.9Ca0.1O1.9复合电解质在中温区(500～650℃)具有较高的导电率,以此材料制成的燃料电池的开路电压可达1.0v左右,明显高于以Ce0.9Ca0.1O1.9为电解质的燃料电池的开路电压,在550℃左右具有10mW/cm2以上的最大输出功率密度,但在更高的温度下性能有所下降,且电极性能尚待改进.     

阴极压力对质子交换膜燃料电池输出性能的影响

活化极化是由电极电化学反应造成的电压损失,对质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)的输出性能有重要影响。分析了PEMFC的工作原理和活化极化性能,建立了活化极化数学模型;同时针对6种不同阴极压力(30、40、50、60、70、80 kPa)下的PEMFC极化曲线进行了MATLAB仿真和实验测试,在此基础上得出了阴极压力对PEMFC活化极化电压、输出功率、开路电压以及电化学效率的影响规律。仿真和实验结果表明,增大阴极压力可明显减小活化极化,提高PEMFC输出电压;在电池工作温度为60℃,阳极压力为60 kPa时,随着阴极压力的增加,PEMFC输出电压呈现先增大后减小的变化趋势,当阴极压力为70 kPa时,PEMFC输出功率最大,同时电化学效率最高。     

阴极相对湿度对质子交换膜燃料电池电化学性能的影响

阴极相对湿度是影响质子交换膜燃料电池(PEMFC)电化学性能的重要因素之一.通过实验并基于燃料电池反应动力学原理,研究了 6种(25％、40％、55％、70％、85％和100％)阴极相对湿度对PEMFC电化学性能的影响.结果表明:阴极相对湿度对PEMFC电化学性能有重要的影响,在电池工作温度80℃和阳极相对湿度100％...     

螺杆集成方式对燃料电池电化学性能的影响

以15片单体电池组成燃料电池电堆为研究对象,进行电化学性能、交流阻抗与内部接触压力分布的试验测试.系统全面地研究了螺杆集成方式燃料电池电堆电化学性能的影响,深入剖析集成力大小和加载方式对燃料电池电堆内欧姆交流阻抗和内部接触压力分布的作用机制,螺杆集成方式不利于电堆电化学性能的高功率输出.得出电堆内压力分布均匀性和燃料电池电化学性能的提高不应仅局限于集成力大小,更重要的是均匀的集成力加载方式,以及配合端板结构进行优化和匹配.     

复合Li2SO4质子传导膜的制备及电化学性能

制备了以Li2SO4为基体、Al2O3为填充物的复合质子传导膜.采用电化学阻抗波谱分析法(EIS)研究了掺杂不同组分(Li2WO4或Na2SO4)以及掺杂不同比例时制备的不同厚度的复合质子传导膜的离子(电)传导率.分析结果表明,在Li2SO4中掺杂一定比例的Li2WO4或Na2SO4均可提高膜的离子传导率,Li2WO4对复合膜性能的影响优于Na2SO4.扫描电镜(SEM)分析显示,掺杂Li2WO4的复合膜结构更加致密和紧凑.实验结果表明,由Li2SO4、Li2WO4和Al2O3制备的复合膜的适宜组成为75%Li2SO4/Li2WO4混合物(Li2SO4与Li2WO4摩尔比为9: 1) 25%Al2O3,其离子传导率在600,650,700和750 ℃时分别高达0.16,0.38,0.46和0.52 S/cm,适宜的膜厚为0.8 mm.文中还研究了以H2S为燃料、复合Mo-Ni-S为阳极、复合Li2SO4为质子传导膜、复合NiO为阴极、空气为氧化剂的单电池的电化学性能,发现Li2SO4 Li2WO4 Al2O3复合膜的电化学性能较优.     

Ti32Mo在盐酸溶液中的电化学研究

用阳极极化曲线和电化学交流阻抗研究了Ti32Mo在不同温度、不同浓度盐酸溶液中的腐蚀电化学行为。实验结果证明Ti32Mo在实验用盐酸溶液中处于自钝化状态。自腐蚀电位下的阻抗谱呈现单纯容抗特征，而在18℃、4mol/L盐酸溶液中较高阳极极化电位下，阻抗谱高频部分呈现容抗特征，低频段呈现感抗特征。采用合适的数学模型对阻抗谱进行了解释，并且用相应的等效电路进行拟合计算，结果表明解释是合理的。     

再碱化后钢筋混凝土电化学性能

采用交流阻抗谱和极化曲线,对再碱化后钢筋混凝土进行电化学研究.再碱化试验参数是:电流密度3A.m-2,5A.m-2;再碱化天数14和28d;电解液为1mol/L的碳酸钠电解液.同批碳化试件分8组再碱化,时间间隔为1,2,3,8,9,10,13个月,然后放入室内.再碱化试验结束后,测试钢筋混凝土的交流阻抗谱、钢筋的开路电位、腐蚀电流和pH;对再碱化后试件的开路电位从-1 100mV经过一定时间正移到-300mV以上的现象进行再碱化模拟试验研究.结果表明,再碱化过程中,阴极钢筋处产生的氢气使钢筋的再钝化比较缓慢;再碱化处理之后要弛豫一段时间才可检测钢筋电化学;在本试验条件下,再碱化后钢筋混凝土电化学性能随着时间衰减;再碱化后10～13个月,电化学性能逐渐趋于稳定.     

固体高质子导体钨钒锗酸的制备及导电性能研究

本文首次采用分步酸分，分步加入原料方法制备出新型固体高质子导体钨钒锗酸 Ｈ５ＧｅＷ１１ＶＯ４０．２２Ｈ２Ｏ。     

高硼掺杂金刚石粉末微电极电化学性能研究

文章以H3BO3-石墨层间化合物（GICs）为碳源,高温高压合成的高硼掺杂金刚石为原料,制备成粉末微电极,用循环伏安曲线法测定其电化学性能。     

复合电解质材料的电性能及应用

利用固相法制备了不同粒度的Ce_0.8Sm_0.2 O_1.9(SDC)与(ZrO₂)_0.92(Y₂O₃)_0.08(YSZ)的复合材料（SDC与YSZ 的质量比分别为1∶9, 3∶7, 5∶5）, 以其为电解质制备成片状燃料电池, Ｘ射线衍射 结果表明, 材料呈双相复合结构, 阻抗谱和电池性能的测量结果表明, 电解质在低温和 掺杂量较低时电导率比纯YSZ高, 在电池工作温区(700～850 ℃)内电导率都较低. 以它为 电解质的氢氧燃料电池开路电压很低, 并且随SDC掺杂量的升高下降的非常明显.     

PtRuMo/C催化甲醇氧化的交流阻抗谱研究

通过交流阻抗法研究了PtRuMo/C电催化剂对甲醇的催化氧化作用,初步讨论了甲醇在PtRuMo/C电催化剂的氧化机理.交流阻抗等效电路模拟结果显示在电位高于0 2V和甲醇浓度大于0 5mol·L-1时呈现感抗现象;实验结果分析表明随电位的增加,甲醇氧化的中间反应物的吸附率减少,导致电子传递速度增加.     

基于改进多频正弦激励的燃料电池电化学阻抗谱测量

由多个正弦波直接合成的多频正弦激励信号往往存在波峰因数（crest factor,CF）高,局部幅值大的缺点,不能直接应用于燃料电池电化学阻抗谱（electrochemistry impedance spectrum,EIS）测量。为解决这一问题,提出了一种通过粒子群算法（particle swarm optimization,PSO）优化多频正弦信号各单频分量相位的方法,降低了多频正弦激励信号波峰因数。首先,根据燃料电池特性建立了燃料电池阻抗模型,并研究了基于多频正弦激励信号的燃料电池EIS测量方法。然后,从相位优化的角度出发,通过采用PSO优化相位的方法实现了波峰因数最小化目标。最后,分别搭建了燃料电池EIS测量系统仿真模型与实测平台进行测试分析和方案验证。仿真与实验结果表明：通过改进多频正弦激励信号测量的燃料电池EIS与其理论EIS基本一致。可见该激励信号可以用于燃料电池EIS高精度测量。