质子交换膜燃料电池的多尺度传热传质

介绍了目前质子交换膜燃料电池(PEMFC)在膜、电极、单电池、电堆或系统等四个结构尺度上的传热传质过程研究;主要讨论了PEMFC内的多组分传输、膜内水管理和多孔电极内的传热、传质过程;认为建立在孔尺度水平的研究方法是深入探讨电池内多孔材料微结构传热传质的有效途径;多维、多尺度模型的建立及其模拟计算能准确反映PEMFC内部的传递过程机理,为进一步优化电池结构和操作条件提供有价值的参考。     

质子交换膜燃料电池阳极内流动与传质特性模拟

针对直流道质子交换膜燃料电池阳极，建立二维稳态的数学模型研究流道和电极内的流动和传质特性。模型采用通用Darcy定律来描述多孔介质与非多孔介质区域的流体流动，可以模拟沿流动方向上的物质变化情况，并探讨进口速度、进口氢气质量分数和催化层厚度对质量传输的影响。结果表明：增大进口速度、增加进口氢气质量分数、降低催化层厚度有利于氢气的质量传递。     

质子交换膜燃料电池

因其具有独特的优点，质子交换膜燃料电池（PEMFC）的市场前景很好，国际上已经形成了一股研究开发热潮。电催化剂、质子交换膜、双极板、燃料、水管理、热管理是质子交换膜燃料电池的关键技术。文章介绍了PEMFC的特点及开发应用状况，综述了PEMFC的研究进展。     

质子交换膜燃料电池阴极传质过程的数值模拟

利用CFD方法对采用交指型流道质子交换膜燃料电池阴极的传质过程进行数值模拟,得到了阴极扩散层内氧气和水蒸汽质量浓度的分布特性,探讨了电池结构参数和操作条件对电池性能的影响。     

模拟PEM燃料电池环境下质子交换膜损伤研究

该文研究在模拟燃料电池环境下的质子交换膜（PEM）材料的损伤情况。选用2种溶液模拟质子交换膜燃料电池（PEMFC）环境,一种是接近燃料电池实际运行环境溶液,称为正规溶液（RS）,另一种则为加速试样老化的加速持久性（ADT）溶液。采用衰减全反射傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）技术对老化试样表面的化学成分变化进行研究;同时,采用机械拉伸性能试验对老化前后试样进行研究。试验结果表明,在模拟PEMFC环境下,随着老化时间的增加,试样表面分子结构和化学成分发生明显变化,抗拉强度和断裂伸长率降低,试样材料损伤加剧。     

质子交换膜燃料电池可靠性分析

可靠性是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的重要指标，文中定性分析了PEMFC组成元件、装配工艺和工作过程的可靠性。提出了提高PEMFC可靠性的措施和可靠性的设计原则。     

质子交换膜燃料电池的开发应用

质子交换膜燃料电池（PEMFC）作为一种新一代的发电技术,已成为世界各国特别是发达国家的研发重点被纳入发展规划,应用领域从特殊应用到商品化、产业化不断开拓.但PEMFC的产业化和推广应用受关键材料和工艺技术的制约,为了加速我国PEMFC的发展,今后必须投入足够的财力,组织相关学科的人才,制定可行的规划,加大科研力度.     

质子交换膜燃料电池自增湿研究进展

概述了质子交换膜燃料电池自增湿研究状况，指出自增湿的出发点是有效利用电池阴极过程生成水。综述了薄电解质膜、新型自增湿膜、自增湿流场结构三种方法的研究进展及适用空间。对自增湿技术发展前景进行了探讨。     

在模拟PEM燃料电池环境下质子交换膜化学损伤研究

对暴露在模拟质子交换膜(PEM)燃料电池环境下的质子交换膜(Nafion212膜)的化学损伤进行研究.采用质量损失法研究Nafion212膜在模拟PEM燃料电池环境下的质量损失情况.采用扫描电子显微镜(SEM)研究Nafion212膜表面的微观形貌变化.采用衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)技术对老化试样...     

质子交换膜燃料电池的研发动态

质子交换膜燃料电池(PEMFC)因其独特的优点具有很好的市场前景,国际上已经形成了一种研究热潮.电催化剂、质子交换膜、双极板、燃料、水管理、热管理是其关键技术.文章介绍了PEMFC的特点及开发应用状况,综述了PEMFC的研究进展.     

质子交换膜燃料电池参数敏感性分析

为分析质子交换膜燃料电池（PEMFC）的参数敏感性,采用COMSOL建立三维、两相、等温燃料电池单体模型,对其进行模拟计算。通过分析物质浓度分布、极化曲线及功率密度曲线得到不同的离聚物体积分数、背压对传质及电池性能的影响。计算结果表明：随着离聚物体积分数的增大,欧姆极化损失减小,从而使电池性能得到提升,且随着工作电压的减小,电流密度增幅增大;背压的增加使电流密度增大,改变阴极背压比改变阳极背压造成的影响更大。     

基于神经元的PEMFC仿生流道性能模拟研究

质子交换膜燃料电池的流道结构对反应气体的流动和压降等具有重要影响。受神经元结构启发,提出一种兼顾径向流道和仿生流道在压降和气体分布均匀性优点的新型仿生流道结构。通过COMSOL软件模拟研究该新型流道的分支数（2~9）对质子交换膜燃料电池的性能曲线、阴极氧浓度分布、水浓度分布及压降的影响。结果表明：增加流道分支数可提高质子交换膜燃料电池的输出性能,其中9分支流道的峰值功率密度最大,为0.32 W/cm²,相比于2分支流道增加了的146.15%;分支数的增加也会提高氧浓度分布的均匀性,阴极气体扩散层与催化层交界面处的平均氧浓度从0.44 mol/m³提高到1.42 mol/m³,氧气不均匀度从2.13降低至0.90;分支数的增加也明显改善了弧形流道内的水浓度分布。此外,随着流道分支数从2增加到9,流道压降从38.57 Pa递减至4.47 Pa,质子交换膜燃料电池的输出功率从0.40 W递增到1.56 W。     

质子交换膜燃料电池专用碳纸的制备及性能测试

采用湿法造纸技术制备质子交换膜燃料电池电极扩散层专用碳纸材料,考察了影响专用碳纸性能的主要因素。研究结果表明：分散剂、粘合剂和纤维长度等对碳纸物性具有较大影响。以3M的NaOH处理碳纸的基体材料,控制打浆度20°SR,按比例加入自制功能性分散剂,在优化工艺条件下,制备的碳纸物性基本和日本东丽公司产品(Toray碳纸)物性相同。以自制的碳纸和Toray碳纸为电极扩散层基体材料组装成电池,放电性能测试表明,自制碳纸是一种较为理想的燃料电池电极扩散层基体材料。     

基于人工神经网络的3 kW质子交换膜燃料电池电堆一致性优化

电堆工作过程中各个单体电压的一致性是提高其性能的关键,在3 kW电堆台架实验数据的基础上,利用人工神经网络（ANN）模型,对空气流量、氢气压力、过量空气系数等气体供给参数进行优化,并对优化前后电堆的功率特性、一致性特性进行对比分析。结果表明：当氢气入口压力为0.128 MPa、空气入口流量为11 g/s、过量空气系数为6.4时,电堆电压差异系数CV及功率参数可达到最佳。     

质子交换膜燃料电池催化剂金属氧化物载体研究进展

金属氧化物来源丰富,价格低廉,具有优异的稳定性、耐电化学腐蚀性,并且与贵金属纳米颗粒之间相互作用强,是燃料电池催化剂非碳载体研究的重要方向。本文主要介绍了几种金属氧化物载体在燃料电池催化剂中的研究进展和应用,分析了不同载体的优势与不足。研究表明杂原子掺杂金属氧化物和碳复合金属氧化物作为催化剂载体能有效提高催化剂的综合性能。最后展望了燃料电池催化剂金属氧化物载体的发展趋势。     

吸附式制冷系统传热传质过程的数值模拟

建立了沸石－水吸附式制冷系统吸附床在非第一类边界条件时的二维传热传质模型。考虑了工质对的吸附特性对脱附过程的影响,讨论了肋片数量、肋片物性参数,吸附床的有效导热系数,接触热阻等参数对脱附时间的影响。结果表明,增加肋片可以改善吸附床的性能,其中肋片的数量和接触热阻的影响较大,肋片的物性参数影响不大。     

燃料电池空气系统增湿器建模与仿真

建立气-气增湿器的数学理论模型,并基于Amesim软件建立燃料电池增湿器及空气系统仿真模型,从燃料电池系统层面分析干湿侧不同温度、压力、水含量等输入条件下的干侧出口空气的湿度变化情况,并采用水转移率（water vapor transfer rate,WVTR）对增湿器增湿性能进行评价,结果表明此模型可进行前期验证,能较好地预测汽车运行过程中增湿器的动态响应特性。     

基于改进鸡群优化算法的质子交换膜燃料电池模型参数辨识

针对当前大部分智能算法在求解质子交换膜燃料电池模型参数辨识问题时易陷入局部最优,导致参数辨识精度低、模型泛化能力差等问题,提出一种基于改进鸡群优化算法的质子交换膜燃料电池模型参数辨识方法。首先,引入Tent映射策略初始化种群,提高种群的均匀性和遍历性;其次,设计基于个体进食速度的自适应惯性权重,改善母鸡个体寻优效率,平衡算法的开发与探索能力;然后,利用Levy飞行策略的长短跳跃特点对小鸡位置进行随机更新,增强算法的全局最优搜索能力。最后,通过4组测试函数验证了该算法的优越性,并将算法应用于H-12电堆的参数辨识问题中。结果表明：相比于鲸鱼优化算法、花卉授粉算法等算法,该算法具有更高的参数辨识精度,所辨识出的模型具有更强的泛化能力。     

斜槽管降膜吸收的数学模型及数值计算

提出一种新的计算低肋斜槽管管外单管降膜吸收时的数学模型,即把肋片形状为等边三角形、肋片高度<0 5mm的斜槽管管外液膜看成是由两部分———内层和外层组成的。通过理论分析,得出了内层液膜内的速度、温度和浓度分布的解析解,外层用数值计算的方法求解,内层和外层之间采用二阶藕合法,使内、外层之间能光滑过渡。应用上述数学模型,研究了这种传热管管外液膜中的速度、温度和浓度分布,讨论了肋片高度和肋片倾角对传热传质性能的影响。通过计算值与实验值的比较发现二者吻合较好。