质子交换膜燃料电池控制系统的研究

质子交换膜燃料电池(PEMFC)控制系统,以工业控制计算机为核心,采用了数字比例积分微分(PID)计算机控制技术,通过质量流量控制器进行进气流量和尾气流量的控制,实现了稳定的双路协调的压力控制。并且,通过对循环水流速的控制,实现了稳定的电堆温度控制。此控制系统的气体压力值和电堆温度值可以任意设定在具体实验要求的某一数值。并且此系统的人机对话界面可以方便地实现控制状态的设定,可以进行实时的实验监控和数据存储以及数据查询。经实际应用证明,此控制系统控制稳定、实用性强,可应用于100～5 000 W的PEMFC发电系统的实验研究。     

质子交换膜燃料电池建模及其PID控制

针对目前质子交换膜燃料电池(PEMFC)模型难以适用于控制系统的设计,提出利用Matlab-Simulink仿真工具对PEMFC进行系统动态模型建立,并在此基础上采用比例积分微分(PID)算法控制其输出电压.仿真结果表明该模型较好地反映出PEMFC系统的动态特性,有助于改善PEMFC的设计,提高其性能,而且PID算法能够较好地实现对PEMFC系统的控制,可适用于控制系统的设计.     

车用PEMFC动态响应仿真分析

针对频繁变载易导致车用质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能下降、寿命缩短等问题,利用MATLAB/Simulink软件建立燃料电池发动机模型,研究燃料电池在不同影响因素下电压的动态响应,并在新欧洲行驶循环(NEDC)汽车工况下进行仿真分析.当反应温度为80℃、阴阳极气体分压均为300 kPa且膜含水量饱和时,燃料电池电...     

从专利角度分析质子交换膜燃料电池的动态特性

从专利角度分析质子交换膜燃料电池(PEMFC)动态特性的研究进展,对国内外相关专利进行检索,分析全球范围的申请趋势、申请人分布、专利技术的类型分布及技术热点,为PEMFC动态特性的研究和中国申请人专利布局的实施提供参考。     

进气条件对PEMFC动态响应的影响

为研究PEMFC的动态响应特性及进气条件对响应特性的影响,建立一维两相流数学模型,通过电流密度的阶跃变化,模拟实际应用中的负载突变工况.电流密度从3 000 A/m2阶跃升高至6 000 A/m2时,阳极侧膜含水量减少,阴极侧膜含水量增加;燃料电池的输出电压先从0.777 V骤降至0.710 V,随后受膜含水量影响,缓...     

PEMFC阴极排水的研究

采用可视化方法研究了直条单流道质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极排水过程。通过分析流道首次液态排水时间和平均液态排水间隔时间的变化,研究了电流密度、增湿温度和气体流速等对阴极排水过程的影响。阴极气体非饱和增湿时,生成水以水蒸气和液态水两种方式排出,水蒸气排水为连续过程,液态排水为间歇过程。随着电流密度和相对湿度的提高,液态水的积累速度增加;随着气体流速的增大,生成的水以水蒸气方式排出的比例增大。     

5kW氢空PEMFC的性能

构建了5kW氢空质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统,电堆工作温度范围为室温到80℃,工作压力为200kPa;研究了5 kW PEMFC的性能特点.结果表明:PEMFC性能随着气体压力和电堆温度的升高而提高.当氢气流量为46 L/min、空气流量为120 L/min时,电池性能最好.     

PEMFC阴极系统的混合智能PID解耦控制器设计

60 kW PEM FC发电系统要求安全性、可靠性和持久性,理想的电堆湿度和压力控制很重要。在电堆阴极系统的动态仿真和分析基础上,针对系统强非线性动态耦合的特点和控制要求,设计了阴极湿度和压力的混合智能PID解耦控制器。系统实时控制的仿真实验结果说明,利用带二次型性能指标的单神经元PI控制器,调节空气增湿器水泵的注入水流量来控制阴极湿度,控制结果快速而且稳定。以对角回归神经网络(diagonalrecurrentneuralnetw ork,DRNN)动态辨识为基础的增量式PID控制器,调节空压机送往电堆阴极的空气流量,使阴极压力的控制更加稳定和精确。两个控制器的良好配合不仅能够克服系统的非线性动态和耦合特性,而且能够克服系统负载的实时功率需求的影响。     

PEMFC膜电极材料退化的研究进展

对质子交换膜燃料电池膜电极材料的退化行为、降解机理和影响因素进行了综述,认为膜的退化主要原因是:高分子的分解导致膜的电导率下降和膜出现小孔对反应原料渗透.催化层的退化,是由C载体的腐蚀和Pt的电迁移所致.     

PEMFC系统故障诊断的研究现状

综述近年来质子交换膜燃料电池(PEMFC)故障诊断的研究现状,着重分析电极水淹及膜干故障、空气(氧气)供给系统故障和水热管理系统故障的诊断方法和原理。指出PEMFC系统故障诊断技术方法使用、模型建立和范围研究的不足。     

质子交换膜燃料电池仿真建模与分析

质子交换膜燃料电池由于优异的性能得到了迅速推广,相应的仿真建模对其性能研究具有重要的意义.传统的仿真建模大多只给出整体的外部封装模型.针对此不足,对质子交换膜燃料电池的结构进行了介绍,并对其工作原理进行了研究.通过描述典型极化曲线,给出活化极化电压、欧姆极化电压、浓度极化电压和能斯特电压的数学计算模型.建立各自的Mat...     

质子交换膜燃料电池技术进展

通过对近年来燃料电池专利的研究 ,对质子交换膜燃料电池 (PEMFC)研究中的关键问题 ,如聚合物电解质薄膜、催化剂、电极和电极膜组件制备工艺、流场的设计模式等进行分析 ,简单介绍了聚合物电解质薄膜、高活性催化剂、高性能电极和电极膜组件的制备工艺以及流场设计模式的发展和现状。指出提高电极的交换电流密度 ,降低电池的内阻是提高电池性能的基础 ,合理的流场设计模式是电池整体性能稳定的保障 ,各个因素相互影响。     

微小型质子交换膜燃料电池性能测试分析

微小型质子交换膜燃料电池(mPEMFC)在便携式电子设备、便携式军用设备等领域有着广泛的应用前景。搭建了微小型燃料电池性能测试平台,对三种极板流场的微小型PEMFC性能进行比较,并研究了不同的运行参数对交指流场微小型PEMFC性能的影响。实验结果表明,交指流场的微小型PEMFC性能最佳,蛇形流场次之,平行流场最差,交指流场的微小型PEMFC的性能受其电池温度和加湿温度影响较大,性能随气压升高而稍有提高。实验结果对提高微小型PEMFC的性能有一定参考价值,有利于微小型PEMFC在生活中的推广应用。     

质子交换膜燃料电池的初步研究

组装了质子交换膜燃料电池 (PEMFC)单体并研究了其性能。由于氧电极的性能好坏是质子交换膜燃料电池放电性能好坏的关键 ,因此在电池氢电极侧用部分氢电极作为内氢参比电极 ,可以方便地作出氧电极的极化曲线并对其性能进行评价。考察了催化剂载体、膜电极组件 (MEA)的结构和运行条件对氧电极性能的影响并使用非线性最小二乘法拟合了电池参数。实验表明 :电池的最佳运行温度为 80℃ ,压力为氧气压力 0 .3MPa ,氢电极为 0 .3MPa ,催化层的PTFE最佳含量为 35 % ,Nafion含量为 1mg/cm2 ,Pt含量可以降至为 0 .5mg/cm2 。     

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。     

管状质子交换膜燃料电池研究现状

介绍了管状质子交换膜燃料电池的研究现状,总结了目前管状燃料电池的制备工艺和性能,并对管状质子交换膜燃料电池存在的问题进行了分析,展望了其应用前景。     

质子交换膜燃料电池CCM膜电极

采用喷涂工艺制备了三合一(CCM,Catalyst Coated Membrane)型质子交换膜燃料电池膜电极,研究了分散剂、催化剂、质子交换膜对膜电极性能的影响.结果表明:CCM型膜电极的放电性能好于传统热压方法制备的膜电极;乙醇、异丙醇和乙二醇等水溶液分散剂对CCM膜电极中低电流密度区放电性能影响不大,而在高电流的浓差极化控制区乙二醇最佳,而乙醇最差;优化催化剂的Pt担量和阴极催化剂的用量能够显著提高膜电极的性能,而通过减小质子交换膜的厚度,降低膜的面电阻可以进一步提高膜电极的放电性能.     

甲醇重整制氢PEMFC系统余热分析

甲醇重整质子交换膜燃料电池系统主要包括了甲醇重整制氢模块、氢气提纯模块、电堆模块以及电转换模块等,现有系统发电效率能够高达30%,使用热电联产后理论效率能达到70%,因此有必要对系统内部余热情况进行研究。基于甲醇重整质子交换膜燃料电池系统实验台,分析了平稳运行时系统内部产生的理论余热量,并详细计算了在不同输出功率下系统运行产生的实际余热量,结合理论计算进行对比,提出系统余热利用以及进一步优化的方向。