质子交换膜燃料电池寄生功率影响实验研究

对自制的阴极开放式自增湿型质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统对外输出功率、平均工作温度及阴极风扇系统寄生功率影响开展了实验研究。实验结果表明:阴极风扇系统寄生功率与PEMFC系统对外输出功率之间存在紧密的关系。当阴极风扇系统寄生功率逐渐增大,PEMFC系统的平均工作温度呈逐渐下降趋势,而输出性能则逐渐上升。PEMFC系统输出性能的极值点不等于其平均工作温度的极值点,二者之间并非呈现单纯的线性关系,且存在最佳工作温度。     

燃料电池电站功率调节系统主电路研究

在燃料电池电站功率调节系统设计中,为了达到高效率、高可靠性和低成本的总体目标,需对功率调节系统进行优化设计。通过分析电路结构、工作电压等级和工作频率等因素,探索了功率调节系统的优化设计理论和规律。按功率调节系统优化设计规律,研究了50 kW级燃料电池电站的功率调节系统电路结构与工作参数的优化配合关系。同时设计了燃料电池中通过逆变器直接与负载联结以及通过升压斩波器-逆变器与负载联结两种电路的结构和参数。最后,通过实验对所提出的设计进行了验证。     

30 kW高比功率质子交换膜燃料电池堆研制

30 kW高功率密度质子交换膜燃料电池堆的研制工作主要包括:(1)建立测试大功率质子交换膜燃料电池单电池或电池堆的工作站;(2)大功率高比功率质子交换膜燃料电池堆的工程设计;(3)组装单电池 ,建立诊断、测试并改进质子交换膜-电极(三合一体)效能的技术;(4)组装30 kW电池堆,并建立诊断、测试、改进其效能的技术.神力公司研制成功的30 kW质子交换膜燃料电池堆比功率达到:720 W/L,708 W/kg.     

小功率PEM燃料电池系统及应用进展

介绍了小功率质子交换膜燃料电池系统主要组成部分的特点、现状和功能;分析了小功率质子交换膜燃料电池系统与同类大功率电池的不同特点以及需解决的几个关键问题;介绍了发达国家(如美国、日本、德国)小功率质子交换膜燃料电池系统的应用情况。     

基于DSP燃料电池三相功率逆变调节系统

介绍基于燃料电池工频380V三相功率逆变转换调节系统.采用TMS320F2812型DSP芯片为控制核心,运用数字PI控制和死区补偿得到较为理想的电压电流输出波形.提高了系统输出的精度和稳定性.改善了系统动态响应特性.对样机测试实验表明,该系统输出稳定.波形畸变量得到了较好的控制.     

基于NSGA2算法的燃料电池系统净功率优化

在质子交换膜燃料电池系统中,寄生功率占据燃料电池系统输出功率的相当一部分,系统的净输出功率是燃料电池系统的重要指标之一。目前对于燃料电池本身性能的改善主要集中在凭经验对单一控制参数的调整。提出了在稳态下,结合质、能量守恒公式推导,将空气过量系数、温度、阴极压力和阳极压力协同控制,将控制参数作为决策变量,燃料电池功率、空压机功率和散热器功率作为目标函数,采用一种非支配排序遗传算法(NSGA2)进行优化,在提高燃料电池输出功率的同时降低空压机和散热器的功率,并和传统的遗传算法(GA)作比较,验证了NSGA2的适用性,并探究了稳态条件对优化效果的影响。     

质子交换膜燃料电池动态特性建模及仿真

建立了质子交换膜燃料电池(PEMFC)动态模型,分析在负载突变情况下PEMFC输出电压的动态响应特性.根据PEMFC电化学特性建立其稳态经验公式模型,利用实验数据确定模型中的相关经验参数,使得模型仿真结果与实验结果具有较高的吻合度.在PEMFC稳态模型的基础上结合理想气体状态方程的微分形式建立了PEMFC动态模型.通过...     

混合发电系统中的质子交换膜燃料电池建模及其应用

包含燃料电池的独立混合发电系统很多基础问题与传统发电系统不同,有必要开展进一步的研究。为了研究这类混合发电系统的动态特性,在考虑质子交换膜燃料电池（PEMFC）内部双层电荷层作用和热力学特性的基础上,基于RPM-SIM仿真平台建立了PEMFC动态数学模型。对由柴油发电机、异步风力发电机组和PEMFC构成的小型混合发电系统进行仿真分析,为改善由于柴油发电机出力限制所导致的频率偏移问题,提出功率变换器参考功率的计算方法,利用PEMFC和电解槽作为频率调节单元,系统频率得到很大程度的改善。所做的工作可为进一步研究包括PEMFC混合发电系统的应用、运行与控制提供有益的参考。     

PEM燃料电池流量及功率系统的建模

数学模型是理解和分析燃料电池性能的有效工具,质子交换膜燃料电池(PEMFC)的建模是该技术发展和研究中的一个极为重要的问题。将结合已有的PEMFC建模方面的成果和本实验室PEMFC实验台的实验数据给出一种质子交换膜燃料电池系统的动态模型。该模型能够描述电堆电压、反应物流量以及反应物空间压力的瞬态响应过程。我们利用Matlab的SIMULINK对模型进行仿真,给出了负载电流以及反应物流量控制器给定电压阶跃变化时系统的瞬态响应,并对仿真结果和实验台实际运行数据进行了分析和比较。结果显示具有较好的一致性,证明此模型是PEMFC的实时控制系统以及最优化设计的一个有力工具。     

微型氢空质子交换膜燃料电池系统

现代通讯、电子设备的飞速发展对电源提出了更高比能量的要求,现有的电池技术尚无法满足这样的要求。质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有比锂离子蓄电池更高的比能量,配以适当的制氢或者储氢装置,氢空PEMFC将会是有希望的未来便携式电源。组装了一个外观尺寸为6cm(L)×5cm(W)×6cm(H)的微型PEMFC电堆,包含单电池9片,采用微型风扇提供空气和散热。经过DC-DC变换,电堆输出5V电压,在常温、常压、不加湿、尾气封闭的工况下,电池净输出功率可达到6W,电池系统效率接近30%(以高热值计算)。配以微型合金储氢罐(外观尺寸f3cm×10cm),电池系统可以用4.3W的功率稳定输出约1h。该系统经过数百小时稳定性实验,电堆电压能够保持相对稳定。     

燃料电池输出功率的预测控制

在所有类型的燃料电池中,质子交换膜燃料电池因具有质量轻、效率高、电流密度大、工作温度低、启动速度快以及使用无毒性的固态电解质膜等优点近年来发展最快。针对这种燃料电池的输出功率,首先提出了一阶滞后数学模型,而后给出一种预测控制算法,并讨论了控制器参数的设计,该算法改善了燃料电池的输出特性。仿真结果验证了所提算法的有效性。     

燃料电池用质子交换膜研究进展

简要介绍了用于质子交换膜燃料电池的质子交换膜的工作原理和性能特点 ;对现有质子交换膜的结构和性能进行了分析和比较 ;阐明了针对作为质子交换膜燃料电池重要组成部分的质子交换膜进行深入研究和开发 ,将推进质子交换膜燃料电池技术的商业化进程。     

单电源燃料电池电动车的设计与控制研究

采用质子交换膜燃料电池(PEM FC)与人力相结合的动力系统,设计出一种仅由PEM FC供电的电动车。该系统针对PEM FC在电动车启动、爬坡时输出功率不能很好满足车辆要求的特性,采用人力补偿及合理的控制策略使PEM FC在高效率下运行,克服PEM FC作为独立电源供电的不足。理论分析和实物运行结果表明,该系统具有较高的能量效率和良好的运行稳定性。     

质子交换膜燃料电池研究

质子交换膜燃料电池(PEMFC)因无电解质腐蚀问题,能量转换效率高,可室温快速启动,在电动车、便携式电子设备、固定电站和军用特种电源等方面都有广阔的应用前景。研究了质子交换膜燃料电池实用化的技术及机理,对其结构缺陷进行了分析,认为开拓新的催化剂体系,合成出活性更高、稳定性更好的催化剂对于燃料电池来说意义重大。     

一种无排水质子交换膜燃料电池系统的设计

基于自制质子交换膜燃料电池(PEMFC)及相关设备,结合脉动进氢原理,设计搭建无排水PEMFC系统并提出相应的控制策略,加强脉动进氢的效果,使流道内部界面的生成水更均匀,水平衡更好,PEMF℃系统无需进行定期排水。经实验验证,实现了PEMFC无排水,避免了由此带来的不足和缺陷,同时能够保持PEMFC的输出性能稳定近8 h无衰减。     

聚合物电解质膜燃料电池电催化剂的进展

评述了近年来聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)电催化剂的进展,其中包括核/壳结构、中空结构等结构及形状可控的Pt基催化剂、非贵金属催化剂及石墨烯、有序介孔碳等新型载体,并对发展前景进行了展望.     

军用便携式燃料电池技术发展

简述直接甲醇燃料电池(DMFC)、重整甲醇燃料电池(RMFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)和质子交换膜电池(PEMFC)在军用便携式电源中的研究进展,如优点(高比能量、静音和可靠性等)及面临的问题(催化剂稳定性、燃料转换效率和环境适应性等),并对发展前景进行展望。     

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。