通风压力及泄露位置对燃料电池汽车氢气小孔泄露的影响

对氢气小孔泄露问题进行了理论分析,并利用Simulink和Fluent软件分别对氢气小孔泄露问题进行仿真。结果表明：温度对氢气小孔泄露的影响不显著,而氢气压力和储氢空间对氢气小孔泄漏的影响较大;主动通风可抑制车内氢气泄露;密闭空间内氢气泄露具有泄露点聚集特性,并且受重力影响氢气在高处聚集。     

车载甲醇重整制氢燃料电池系统建模与供氢管理

针对车载甲醇重整制氢燃料电池汽车在实际运行过程中氢气需求问题,设计了面向控制的供氢策略。首先基于Matlab/Simulink平台,搭建了甲醇重整制氢燃料电池系统和整车仿真模型。结合实际工况中整车对燃料电池提出的动态功率需求,以甲醇消耗最低为目标,提出一种基于时间序列指数预测算法提前预知燃料电池耗氢速率进而实时调整重整系统的甲醇供应量的策略。C-WTVC工况仿真结果表明,该策略可使综合等效醇耗降低1.47%。此外,考虑到工况频繁变化会降低甲醇重整效率,进一步设计了一种基于规则的供氢管理策略,维持甲醇重整器运行在高效率区,C-WTVC工况下综合等效醇耗降低3.82%。     

PEMFC内薄膜温度传感器动态特性的数值模拟

通过数值模拟和系统辨识建模,研究了质子交换膜燃料电池（PEMFC）薄膜温度传感器的动态特性,并根据传感器在PEMFC中的位置,建立了传感器的一维瞬态传热模型。采用COMSOL软件的仿真和系统辨识方法,得到了系统动态数学模型、动态性能指标和动态误差。对于绝缘层厚度为1、2、3、5、10 μm的薄膜温度传感器,确定了其工作频带、延迟时间、上升时间及动态误差峰值等指标参数,并且通过实验手段制作和校准了一个薄膜温度传感器。结果表明,随着绝缘层厚度的增加,传感器的动态性能降低。提出通过模型仿真来判断PEMFC内温度传感器能否满足动态测温要求,这将有助于PEMFC内部瞬态温度的实验研究,也可为传感器的参数选择和结构设计提供参考。     

PEMFC密封胶接触压力的均匀性研究及改善方法

针对质子交换膜燃料电池密封胶接触压力分布均匀性的问题，采用Fujifilm公司的压力膜测试了4个单电池片数不同的电堆的密封胶接触压力分布，利用MATLAB中搭建的平台对测试结果可视化；并基于Mooney-Rivilin超弹性材料本构模型建立了密封胶平面和电堆截面的有限元模型；利用有限元模型，设计了带圆弧和圆环的密封胶平面结构参数；并给出了沿集成力方向利于接触压力均匀分布的不同层密封胶初始厚度修正值的计算方法.结果表明：单电池平面内密封胶接触压力的最大差值为1.2 MPa；沿集成力方向，靠近端板处的密封胶接触压力较中间层数的大，且层数越多的电堆，处于同一层数的双极板与密封胶的接触压力越小；在接触面积一样时，加圆弧结构的密封胶在平面内的接触压力标准差比原来结构的标准差小41%，加圆环的比原来结构小30%；对于不同层数电堆，密封胶初始厚度修正后的接触压力值均在最佳值附近.     

多级组合发动机混合动力电动汽车燃油经济性的数值模拟

提出了多级组合发动机的概念,并将其作为混合动力电动汽车的动力。与常规混合动力电动汽车相比,在欧洲NEDC、美国HWFET和日本1015汽车循环中,最高燃油经济性分别提高8.09%、9.69%和3.5%。在不同的电池组初始充电状态和不同的多级组合发动机功率比的情况下,对其进行了燃油经济性和发动机平均效率的模拟。模拟结果表明:考虑结构设计的复杂性和经济性,与传统动力相比,以等功率比的双级组合发动机作为混合动力电动汽车动力更为合理,更具可行性。     

Electrolyte materials for intermediate-temperature solid oxide fuel cells

Solid oxide fuel cells (SOFCs) directly convert chemical energy that is stored in a wide range of fuels into direct current electricity, with high efficiency and low emissions, via a series of electrochemical reactions at elevated operating temperatures (generally 400–1000 °C). During such an energy conversion process, the properties of electrolyte materials determine the working principle and operating temperature of the SOFC. When considering the cost and stability, lowering the operating temperature is critical, and this has become one of the developing trends in SOFC research. The key point for realizing a reduction in operating temperature is to maintain low ohmic resistance of the electrolyte and low polarization resistance of the electrodes. In practice, the mechanical and chemical stability of the electrolyte is also a big concern. According to their differences in ion conduction mechanisms, there are three main types of electrolyte material available, namely, oxygen ion-conducting, proton-conducting, and dual ion-conducting electrolytes. In this review, we give a comprehensive summary of the recent advances in the development of these three types of electrolyte material for intermediate-temperature SOFCs. Both conductivity and stability are emphasized. In conclusion, the current challenges and future development prospects are discussed.     

一种基于可变等效因子的燃料电池汽车等效燃料消耗最小策略

为了改进燃料电池汽车的燃料经济性与环境适应性，基于等效燃料消耗最小策略，开展了燃料电池汽车能量管理与优化算法的研究。首先，基于车辆动力学模型求解得出的输出功率或制动回收功率，计算系统的等效燃料消耗，并将其作为优化目标，以期实现经济性最优的功率分配；其次，为了适应不同的环境工况，基于等效因子的实际物理意义，提出了随蓄电池荷电状态变化的可变等效因子，使燃料电池汽车能在更好地维持荷电状态的同时，可更充分地利用蓄电池空余能量。WLTC（worldwide harmonized light vehicles test cycle）和CATC（China automobile test cycle）等标准行驶工况下的仿真结果表明，所提出的基于可变等效因子的等效燃料消耗最小策略，可以满足燃料电池汽车降低氢耗、保持蓄电池荷电状态的功能，实现了能量管理与优化，具有较好的工况适应能力。     

质子交换膜燃料电池带载吹扫实验研究

通过实验对质子交换膜燃料电池单电池的停机吹扫过程开展研究。基于带载吹扫的方式研究带载电流、吹扫流量、单电池温度对吹扫的影响。研究结果表明：带载吹扫能有效地降低单电池吹扫时的电压，带载电流越大单电池初始电压越低，且随着吹扫时间的增加电池电压持续降低，可有效避免单电池长时间处于高电位。此外，增大吹扫气体流量、提高电池温度均可提高吹扫的速率，且两者对吹扫速率影响较明显。在实验条件下，阳极进气流量0.34 L/min，阴极进气流量1.32 L/min，带载电流密度0.04 A/cm²，能够同时满足吹扫时间较短、氢气消耗量较少和吹扫时电池电压较低的吹扫目标。     

目标导向序依赖层次分析法

建构在多属性决策序依赖Choquet积分模型之上的层次化多属性评价与决策方法(简称作TOYLC层次分析法),并没有保证Choquet积分模型所要求的价值测度公度性.另外,它依赖MACBETH (measuring attractiveness by a categorical-based evaluation technique)所给出的属性集容量判断方法,也存在着对抽象方案进行偏好比较的技术缺陷.针对上述问题,在引入规约性多属性决策属性价值公度方法的基础上,首先给出了类似于摆幅置权判断、能够使决策者进行有意义偏好比较的属性集容量判断赋值方法,然后给出了能够克服TOYLC层次分析法内在缺陷的目标导向序依赖层次分析法.基于案例应用的对比分析表明:在输入信息可比的条件下,目标导向序依赖层次分析法相对于TOYLC层次分析法具有更高的方案评价区分度,从而验证了前者相对于后者的相对科学合理性.     

基于120 kW燃料电池空气系统试验的流量和压力协调控制

大功率质子交换膜燃料电池的空气子系统通过控制空压机转速和背压阀开度来调整进气流量和压力。由于该多变量系统具有非线性与耦合性特性，因此导致参数控制困难。研究采用前馈控制与双回路PI控制相结合的策略来调节该系统的进气流量和压力，该控制方法涉及的参数少。在采用该控制方法的试验过程中，根据电堆操作条件对空气子系统流量和压力的需求在线标定控制参数，得到前馈表和PI参数。试验结果表明：采用前馈控制与双回路PI控制相结合的控制策略，可使空气子系统实际流量与设定流量误差控制在1.5 g/s以内，际压力与设定压力误差控制在0.25 kPa以内。该控制策略和控制参数确定方法可以实现大功率质子交换膜燃料电池空气子系统流量和压力的解耦控制，可满足燃料电池系统空气供气要求。