8kW常温常压空冷PEM燃料电池堆设计

详细介绍了8 kW应急电源用常温常压空冷PEM燃料电池堆从技术要求到实验测试的整个设计过程,包括极板设计、电堆装配、电堆伏安特性测试、电堆单片电压测试以及电堆稳定性测试。实验测试充分证明了电堆设计的合理性、可行性、有效性。     

氢空PEMFC发动机的几个须关注的问题

针对一个2.5kW氢空质子交换膜燃料电池(PEMFC)堆,研究了不同负载下电堆侧面的温度分布、不同温度下电堆极化曲线、以及不同电流时单电池电压的变化。实验表明,PEMFC发动机设计中以下几个问题应该予以关注(1)电堆温度分布具有明显非均匀性,中心温度一般比边缘高,减小温度不均匀性对于充分发挥电堆性能具有重要意义;(2)低温下电堆性能比高温低很多,并且低温大电流时电堆难以稳定,这增加了发动机低温启动难度;(3)单电池一致性的提高,可以提高电堆性能,减小辅助系统功率和体积。     

模拟车况下的质子交换膜燃料电池耐久性研究

为了研究质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆在车载运行条件下的耐久性,介绍了3 kW的PEMFC电堆在模拟车载运行工况条件下的1 000 h耐久性实验.通过分析不同工作电流条件下的电压、电堆极化曲线以及单电池电压分布等随时间的变化来考察PEMFC电堆在模拟车况条件下的性能衰减情况,并借助于红外探温测试和TEM表征来阐明电堆性能衰减机理.研究表明:在模拟车况条件下工作1 000 h后.质子交换膜燃料电池堆在0、35 A及85 A工作电流条件下的电压都衰减了6%左右,单电池电压平均衰减率分别为39.1、23.0 μ V/h和23.3 μ V/h;电堆中各单电池的性能衰减存在空间差异;质子交换膜的损伤导致的气体穿透是引起质子交换膜燃料电池堆性能衰减的主要因素.     

固定电站用燃料电池系统性能衰减的规律

对某固定电站用燃料电池系统在恒负载条件下的性能衰减规律进行了研究.电压和功率随着运行时间的增加线性衰减,电堆和单体电池的电压衰减速率分别为0.042 V/h、0.37 mV/h,电堆和辅助系统的功率衰减速率分别为2.8 W/h、0.4 W/h.经过150 h的运行,燃料电池堆的稳定性和单体电池的一致性下降,燃料电池系统的效率下降3％;电堆性能受限于性能最差的单体电池;辅助系统功率是影响系统效率的主要因素.     

基于多点电压检测技术的燃料电池电堆一致性分析

燃料电池电堆中各单节电池的一致性直接影响整个电堆的性能输出和使用安全性.由于操作条件、单节电池的差异性以及内部环境的复杂性,导致电堆内存在局部电流和电压分布具有不均匀性和位置不确定性.采用双巡检系统分别采集了15节电堆阳极进口侧和阴极进口侧各单节电池电压,通过对比两侧电压差定位异常单节电池,并对该电堆进行一系列在线诊断和异常单节电池离线诊断.诊断结果表明,异常单节电池的阳极催化层中催化剂分布不均,从而证实了多点电压检测技术的有效性.通过对电堆进行多点电压检测,可以对各单节电池电压分布均匀性进行定性分析,帮助燃料电池系统通过采取相应的控制策略,及时识别出异常单节电池并做出反应.     

燃料电池单电池电压检测系统设计

燃料电池堆各单电池电压反应了整个电堆和辅助系统的工作状态。通过检测单电池电压,能及时发现电堆工作的异常状况。设计一种燃料电池电压检测系统,将差分放大和多路选择开关结合运用于电堆每片单电池电压的检测中,设计该系统的组成、硬件电路和软件流程。该系统作为燃料电池运行状态检测系统的一部分,在50W的燃料电池发电系统上试验,达到了良好效果。     

频繁启停对质子交换膜燃料电池堆性能的影响

以活性面积为330 cm2的电堆为研究对象,考察质子交换膜燃料电池(PEMFC)经历频繁启停操作后的性能衰减。反应气体的分布不均匀,会造成单片电池电压在氮气吹扫过程中下降速率不一致,甚至出现某一片或者几片电池出现反极的现象;PEMFC电堆在经历频繁的启停循环后,性能下降,且高电流密度区的电压衰减更快;随着启停循环的增多,性能的下降会变慢。当电流为100 A时,经历500次启停循环后,前200次启停循环的平均电压衰减速率为后300次衰减速率的3倍,而电堆中单片电池的均一性并未明显恶化。     

基于恒电压模式PEMFC冷起动性能研究

对质子交换膜燃料电池冷起动系统进行实验研究,分别测试了电堆初始温度、起动电压、吹扫时间等多种因素对电堆冷起动性能的影响。实验结果表明:电堆初始温度越低,电堆起动越困难;在一定电压范围内,电堆电压越低,冷起动性能越好;吹扫时间的长短对电堆冷起动性能影响较大;冷起动过程中,电堆内单电池电压呈现非均匀变化。     

质子交换膜燃料电池电堆低温起动的仿真研究

在假定条件下,将每片单电池分成10层,每层看成一个集总参数,在Matlab/Simulink软件搭建由20片单电池及端板组成的瞬态分层集总参数电堆水热管理模型。在-20℃的环境温度下,当电堆的温度保温到0℃时,起动燃料电池电堆,加载标准低温起动工况进行仿真研究,并对单电池输出电压、电堆电池各层不同时刻温度和质子交换膜内水的迁移量随时间的变化进行分析。     

基于改进BP神经网络的甲醇浓度间接测量方法

提出了一种直接甲醇燃料电池电堆中甲醇浓度的间接测量方法。该方法基于直接甲醇燃料电池(DMFC)电堆中单电池所表现出的电化学特性,根据电堆运行时的电流、电压和温度值,采用改进BP神经网络,实时计算出电堆中的甲醇浓度,在无需安装甲醇浓度传感器的条件下,实现了DMFC电堆中甲醇浓度的间接测量。实验结果表明该方法的相对误差精度范围为[0,1.96%],可用于微小型直接甲醇燃料电池阳极进料浓度的实时控制。     

硅太阳电池参数求解算法的研究

为了得到单体硅太阳电池的电流方程,必须确定单体硅太阳电池的二极管品质因子n,反向饱和电流Io和电池串联内阻Rs的值。通过理论分析和实验仿真,发现同一块太阳电池在相同的温度和照度、不同的二极管品质因子和反向饱和电流下,输出的光生电流Iph是相等的。基于这一结论,提出了一种假设运算的方法。该方法依据硅太阳电池的四个特性参数短路电流Isc、开路电压Voc、最大功率点电流Imp、最大功率点电压Vmp,应用硅太阳电池的电流公式表示出n,Rs,Io三者之间的关系,结合MATLAB编程求解出三者的数值,结果显示理论误差和测试误差相比小于2%。     

考虑电池利用率的燃料电池控制策略

电池利用率作为燃料电池系统控制器设计中的关键因素,它的取值决定了燃料电池是否能够安全、高效地运行。在充分考虑合理的电池利用率取值区间以及固体氧化物燃料电池(Solid Ox-ide Fuel Cell,SOFC)发电系统的动态模型之后,提出了针对燃料处理单元与直流变换器的控制策略,使得即使负载发生突变,也能保证电池利用率在限定的范围内,并表现出良好的负荷跟踪特性。基于SOFC并网的前级直流系统仿真,验证了文中控制方法的正确性与有效性。     

大容量磷酸铁锂通信后备电池的设计研究

针对通信领域对后备电源的需求,开发了磷酸铁锂体系锂离子电池,通过材料选型、配方优化、电解液体系改进等方面的研究,制备了40 Ah单体电池,该电池在常温、高温、低温循环性能、倍率性能、耐浮充性能等方面均表现优异,并通过了过充电、过放电、短路、针刺、挤压安全性能测试,显示了良好的安全性能。     

生物燃料电池研究进展

生物燃料电池利用生物催化剂直接把化学能转化为电能,具有燃料来源广泛、反应条件温和、生物相容性好等优点。按采用催化剂的不同,可分为微生物燃料电池和酶生物燃料电池。简述了生物燃料电池的工作原理,综述了其最新的研究进展。微生物燃料电池发展的新方向主要是无介体微生物燃料电池的研究和高活性微生物的选用;而酶生物燃料电池的研究,集中在寻找固定酶的新方法,发展体积更小的无介体酶生物燃料电池,以及与太阳电池相结合等方面。对生物燃料电池未来的发展方向进行了展望。     

金属-水固态贮备电池的研究

研究了一种固态贮备电池,采用含水的凝胶聚合物电解质膜作为正极活性物质,锂、镁等活泼金属作为负极.当用锂作为负极,LiClO4-聚甲基丙烯酸甲酯凝胶聚合物(PMMA)作为固体电解质时,最大放电电流密度为1.2 mA/cm2,以0.05 mA恒流放电时,3.0 V电压平台比容量为0.83 mAh/g;当使用镁作为负极,蒙脱石作为固体电解质时,以0.05 mA恒流放电,1.0 V以上放电比容量为6.00mAj/g.电池反应所引起的负极金属表面阻抗的增加,是放电容量减小的主要原因.     

薄膜太阳电池

硅太阳电池的应用日趋广泛,但昂贵的原材料成为其发展的瓶颈。薄膜太阳电池由于只需使用一层极薄的光电材料,材料使用非常少,并可使用软性衬底,应用弹性大,如果技术发展成熟,其市场面将相当宽阔。文章就迄今被人们广为关注的各类薄膜太阳电池,即非晶硅薄膜太阳电池、微(多)晶硅薄膜太阳电池、铜铟硒薄膜太阳电池、碲化镉薄膜太阳电池、染料敏化薄膜太阳电池和有机薄膜太阳电池的发展概况、技术难点和优缺点进行了论述。     

台湾质子交换膜燃料电池的研发

燃料电池由于直接将化学能转换成电能,能源转换效率高于一般传统能源技术,同时由于环保无污染的特色,所以也几乎不需任何后处理。简单介绍了6种不同类型的燃料电池,虽然到目前为止燃料电池仍未能完全大量商业化应用,不过质子交换膜燃料电池近期商业化潜力相当大,而2002年6月台湾燃料电池伙伴联盟正式成立,主要目的即为提倡燃料电池技术应用。针对质子交换膜燃料电池的研发工作已展开,主要集中在系统的开发与应用,并已成功开发出千瓦级纯氢定置型发电系统。虽然燃料电池具有许多优于传统能源技术的特点,但是诸如氢气供应、价格等许多商业化的障碍仍然有待克服;长期而言,再生能源与燃料电池结合可能在能源供应方面扮演相当重要的角色。     

Effect of static magnetic field on cell migration

The effect of a magnetic field on cells has long been investigated, but there are few quantitative investigations of the migration of cells. Cell migration is important as one of the fundamental activities of the cell. This study proposes a method to evaluate quantitatively the cell diffusion constant and the effect of a static magnetic field on cell migration. The cell lines are neuroblastoma (NG108‐15), fibroblastoma (NIH/3T3), and osteoblastoma (MC3T3‐E1). The static magnetic field of 30 or 120 mT is impressed by a permanent magnet in a vertical or horizontal direction to the dish. It is shown that the cell diffusion constant can represent the cell migration as the cell activity. It is found that the cell migration is enhanced by exposure to the magnetic field, depending on the kind of cell. It is conjectured that the static magnetic field affects cell migration, which is downstream of the information transmission. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 160(2): 46– 52, 2007; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20203     

我国燃料电池的研究现状--第二届广州燃料电池会议述评

结合在广州举行的第二届广州燃料电池会议(2nd Guangzhou Fuel Cell Conference),分别综述了我国目前在固体氧化物燃料电池(SOFC)的阳极材料、电解质材料以及制约其商业化的主要问题;质子交换膜燃料电池(PEMFC)的阴极催化剂、阳极催化剂及膜电极的制备方法,不同种类电解质膜等问题;直接甲醇燃料电池(DMFC)的阳极催化剂抗中毒能力以及质子交换膜的抗甲醇渗透等问题的研究与现状进行了综述。     

基于GaAs半导体太阳电池技术发展概况

介绍了基于GaAs的Ⅲ-V族化合物半导体太阳电池光电转换效率高、抗辐照性能好、高温性能好的优点,简述了其技术发展的历史和现状,并对它的技术发展前景进行了展望.