不同衰退机理对PEMFC怠速工况性能衰退影响的模拟研究

分析质子交换膜燃料电池(PEMFC)怠速工况衰退机理,确定怠速工况不同衰退机理对燃料电池模型参数的影响,采用所建立的PEMFC二维等温多物理场模型,仿真研究燃料电池在怠速工况衰退前后的性能及各种衰退因素对电压衰减量的贡献和内部反应气体分布变化。研究结果表明,阴极活化损失增大是怠速工况下最重要的衰退因素,其次是开路电压衰退,影响最小的是阴极电化学活性面积衰退;在相同操作条件下,衰退后燃料电池的最低氧气摩尔浓度和最低氢气摩尔浓度上升,电流密度分布不均匀现象加剧。     

直流电车杂散电流对城市燃气管道电腐蚀的影响规律研究

为得到轨道与埋地管道并行情况下杂散电流对管道电腐蚀的影响规律,建立了基于电路原理和电力系统接地极理论的双边供电直流电车杂散电流对管地电位干扰模型,并求得了轨道电位和管地电位的分布变化函数以及杂散电流泄漏量分布函数。采用MATLAB进行了数值模拟,得到了杂散电流泄露规律及其对管地电位干扰规律,并对管道防腐蚀层单破损点、双破损点情况下管道的电腐蚀规律进行了分析。结果表明:轨道杂散电流泄露量与轨道电位大小成正比,降低轨道电阻可减小杂散电流泄露量。防腐蚀层单破损点不易产生腐蚀,双破损点导致局部腐蚀较严重,且变电站附近的点腐蚀严重。因此,应重点监测保护变电站处下方管道以减少产生多破损点的概率。     

基于SPS与CNN的行星齿轮箱故障特征提取与诊断研究

针对行星齿轮箱结构和运行工况复杂,导致信号故障特征提取困难的问题,通过分析行星轮系振动机理,初步推导出含故障齿轮箱振动信号频谱特征;运用谐波乘积谱(Harmonic product spectrum,HPS)与边带乘积谱(Sideband product spectrum,SPS)的方法,在噪声干扰以及故障冲击不明显的...     

闭式燃料电池中的液滴脱离时间研究

燃料电池中电化学反应过程生成的液态水经过多孔电极爬升到扩散层表面,并在外力的作用下实现脱离。通过建立闭式燃料电池多孔电极中液态水提升行为的Lucas-Washburn方程,研究液态水在电极内部的提升时间,同时根据液滴的长大与脱离规律,研究不同的电流密度下液滴的自脱离时间,结果表明:相对于液滴的长大行为,液态水在电极中的传输时间可忽略不计,液滴的自脱离时间主要与电流密度有关,电流密度越大,液滴生长速率越快,所需的脱离时间越短。     

渐扩型流场PEM燃料电池性能影响研究

流场板是质子交换膜燃料电池（PEMFC）的重要部件之一。本文设计了一种流道渐扩型的流场板,组装了25cm^2的单电池,并运用燃料电池测试系统测得该流场的燃料电池的极化曲线和电池内阻等性能参数,研究了气体加湿度以及电池安放角度对渐扩型流场的燃料电池性能的影响。研究结果表明：在气体100％加湿条件下电池能够获得最好性能,随着重力角度的增大,燃料电池竖立放置时性能最优,而燃料电池平放时性能最差。     

质子交换膜燃料电池最优工作压力研究

PEMFC具有启动快、无污染、噪音低、效率高等优点,但它在常规温度60℃左右工作时,容易出现催化剂中毒、水管理系统复杂等问题,通过提高燃料电池的工作温度可以有效缓解以上难题。通过研究PEMFC在不同工作温度下电池内部水蒸气的分压变化,并结合Mirai燃料电池的运行参数,确定其最优工作压力在2.5个大气压。     

Characteristics of dynamic load response of a fuel cell with a dead-ended anode

The dynamic load characteristics of a proton exchange membrane fuel cell(PEMFC) with a dead-ended anode were studied. In a 70 h experiment, the effects of anode pressure, operating temperature, and relative humidity of the cathode on the performances of the fuel cell were investigated. The obtained results show that, with different relative humidity of the cathode at 65 ℃, dynamic loading has little effect on the performances of fuel cell and the electrochemically active surface area(ECSA). However, the fuel cell operating under dynamic load is unstable when the relative humidity is 50%, and at 50 ℃ with 100% relative humidity, applying a dynamic load has a significant influence on the fuel cell performances. Scanning electron microscopy(SEM) showed that both the upstream and middle catalyst layers of the cell were unchanged, whereas the downstream cathode catalyst layer thinned as a response to dynamic load.     

车用PEMFC氢气系统建模及其排放特性研究

建立基于尾氢再循环的车用PEMFC氢气系统的集总参数模型和质子交换膜燃料电池堆的二维CFD模型,瞬态模拟研究额定功率工况下尾氢排放对系统及电堆工作特性的影响。结果表明：排放过程中,阳极进气压力和进气流量等参数出现显著的波动现象,且波动幅度和波动时间与排放持续时间存在直接关系;电堆性能在排放过程中有所下降,排放结束后能迅速恢复到排放前的水平;阳极内部的水气分布在排放过程中得到明显改善。     

渐扩型流场PEM燃料电池性能影响研究

流场板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的重要部件之一。本文设计了一种流道渐扩型的流场板,组装了25cm2的单电池,并运用燃料电池测试系统测得该流场的燃料电池的极化曲线和电池内阻等性能参数,研究了气体加湿度以及电池安放角度对渐扩型流场的燃料电池性能的影响。研究结果表明:在气体100%加湿条件下电池能够获得最好性能,随着重力角度的增大,燃料电池竖立放置时性能最优,而燃料电池平放时性能最差。