PEMFC在不同电流密度下的冷起动特性仿真

建立质子交换膜燃料电池(PEMFC)冷起动的瞬态集总参数模型,并在Matlab/Simulink平台上建立了相应的仿真模型.设定温度为-20℃,假设电堆内部没有冷却液或残存的冰,对电堆进行了起动和不起动仿真分析.在-20℃时,在短时间内以1.0 K/cm2的电流密度加热和起动电堆,都是有效的冷起动方法.     

PEMFC不同冷起动方法的仿真研究

建立了质子交换膜燃料电池(PEMFC)冷起动的瞬态集总参数模型,并在Matlab/Simulink平台上建立了相应的仿真模型.采用不同的加热方法使电堆达到冷起动的要求,并对电堆的冷起动特性进行仿真分析,得到电堆不同加热方法的内部温度分布规律,为确定电堆冷起动的方案提供理论依据.     

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。     

PEMFC低温起动研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有环境友好、效率高和室温可快速起动等优点,被认为是汽车的首选动力源。分别对PEMFC的质子交换膜、催化层、扩散层、低温扫气及其建模的低温研究现状进行了详述,并提出了今后质子交换膜燃料电池低温起动研究的方向和重点。     

不同参数对PEMFC电堆低温起动影响的仿真研究

在一定假设条件下,将每片电池分成10层,每层看成一个集总参数,在Matlab/Simulink软件平台上搭建了由20片电池及端板组成的瞬态分层集总参数电堆水热管理模型。分别对不同双极板材料、不同端板材料、电堆内有/无残存冷却液及加载1.0 A/cm2的电流密度进行仿真研究,得到不同参数对PEMFC电堆低温起动的影响,为燃料电池电堆的低温起动提供技术支持。     

空冷PEMFC空气流向实验研究

空冷型质子交换膜燃料电池利用外部风扇来提供反应所需空气,并为电堆散热。由于电堆内部流道以及外部风扇罩的影响,空气的流向不同会对电堆内部空气在各单电池间的流动造成影响,从而影响电堆内的冷却和电化学反应效果。开展了空气的流向对电堆性能影响的实验研究,在环境温度、风扇转速等外界条件不变的情况下,测量了散热风扇"吸风"与"吹风"两种空气流动方式对电堆和各单电池输出特性的影响。结果表明,采用"吸风"方式供应空气(即正向流动)时,虽然电堆总体性能略低于"吹风"(即反向流动),但电堆均匀性和稳定性要更好,因此在空冷型质子交换膜燃料电池的使用过程中,采用空气正向流动方式更有利。     

质子交换膜燃料电池系统低温起动仿真

当前燃料电池汽车受到越来越多的关注,而燃料电池汽车商业化还有很多问题亟需解决,其中燃料电池系统低温起动是一个重点难题。使用AMESim软件建立了一个燃料电池一维系统模型,针对影响燃料电池系统低温起动性能的各个因素进行了研究。仿真结果显示,较低的起动电压有利于低温起动过程,温度越低低温起动越困难,反应气体的温度对低温起动过程影响不大。     

基于AMESim的燃料电池系统低温起动仿真

当前燃料电池汽车受到越来越多的关注,而燃料电池汽车商业化前还有很多问题亟需解决,其中燃料电池系统低温起动便是一个重点难题。使用AMESim软件建立了一个燃料电池一维系统模型,针对燃料电池系统恒电压和恒电流低温起动过程进行了研究。研究发现,较低的起动电压和较高的起动电流更有利于低温起动过程,且恒电压起动比恒电流起动更具优势。     

车用PEMFC电堆典型道路工况低温起动试验研究

为评价质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆低温起动性能,搭建PEMFC电堆低温起动试验台,制定典型道路工况,起动PEMFC电堆进行试验,对其加载典型道路工况,开始阶段使PEMFC电堆在小负荷暖机工况运行.对PEMFC电堆输出不同特性曲线进行深入分析,试验证明当PEMFC电堆最外层电池阴极催化层温度降到0℃时能够成功起动...     

PEMFC氯化钠中毒等效欧姆极化模型的构建与仿真

氯化钠中毒对质子交换膜燃料电池(PEMFC)极化性能有重要影响.通过量纲分析方法建立了PEMFC氯化钠中毒等效欧姆极化模型,利用COMSOL Multiphysics量化分析了氯化钠质量浓度对PEMFC电化学性能的影响,仿真数据与公开实验数据基本吻合,验证了模型准确性.结果表明:氯化钠质量浓度小于8×10-6 mg/cm3时,Na+对PEMFC的影响可忽略不计;氯化钠质量浓度由0增长到8×10-3 mg/cm3,极化曲线斜率下降约51％.PEMFC最大功率密度随Na+质量浓度的增加而降低,经过2×10-5、5×10-5和8×10-5 mg/cm3 Na+污染的电池最大功率密度分别降低了17％、27％和47％.     

质子交换膜燃料电池的0℃以下耐受性

车用质子交换膜燃料电池(PEMFC)应具备环境适应性,但水-冰相变会影响膜电极组件(MEA).以-10℃及-20℃到正常操作温度的冰冻-解冻循环模拟实际工况,考察了水结冰对PEMFC性能的影响,结果表明:PEMFC的电化学活性表面积变小,扩散层的孔结构发生了变化,PEMFC的性能衰减.采用干燥N2吹扫、真空排水和RH=58.0%(25℃)的反应气吹扫等3种方法来避免水结冰的影响,发现经过冰冻-解冻循环后,PEMFC的性能均未下降.     

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。     

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.     

质子交换膜燃料电池阴极数学模型

Ｓｔｅｆａｎ－Ｍａｘｗｅｌｌ方程用于氧在扩散层内传递;稳态连续方程和Ｆｉｃｋ 第一定律分别用于氧在催化层内气体通道和电解质膜中传递,采用一维宏观均匀模型,建立了质子交换膜燃料电池氧电极的数学模型。给出了反应速度和氧气浓度在催化层内分布,并分析了各种参数对氧电极性能的影响。结果表明：（１）当催化层内气相孔隙率为０．０１以上,则氧在催化层内浓度分布就趋于均匀;（２）催化层厚度为２５ μｍ 左右最佳,过厚影响传质,过薄不能提供足够的反应界面;（３）提高催化层内质子电导和催化剂的有效表面积将极大地提高电极性能;（４）低电流密度时,反应在催化层内分布均匀;高电流密度时,反应集中在催化层靠近扩散层一则。     

燃料电池用质子交换膜的研究进展

综述了燃料电池 (PEMFC)的关键技术———质子交换膜的最新研究进展 ,并介绍和分析了提高质子交换膜的高温质子传导性能的不同方法及特点。     

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。     

基于负载变化的PEMFC非线性动态模型建立

通过分析燃料电池的内部结构和工作原理,选取适当输入输出变量,建立质子交换膜燃料电池非线性状态空间模型。该模型的建立能反映燃料电池输出特性(输出电压、电流等)与操作条件(温度、湿度及压力等)之间的联系,把动态的非线性微分方程转化成等价的状态空间方程,为控制研究、数据处理和优化等方面提供便利,为性能诊断及输出特性优化提供了一定的理论依据。     

质子交换膜燃料电池膜电极组件研究

膜电极组件(MEA)是质子交换膜燃料电池的核心部件。系统地研究了MEA的组成和结构对其性能的影响。研究提出:催化层中掺杂Nafion聚合物的亲水电极比传统的催化层中掺杂PTFE的疏水电极性能有了较大的提高;不同种类质子交换膜对MEA的性能影响很大,Nafion112和Dow膜是目前比较适宜的质子交换膜;采用石墨类碳纸的电极性能高于采用碳纤维类碳纸的电极;电极催化层中Nafion聚合物的最佳含量比为30%左右。根据氢电极和氧电极反应难度的不同,提出为了减少催化剂的用量同时不显著影响电池的性能,氢电极的铂载量应该低于电极的观点,并通过了实验验证。     

质子交换膜燃料电池凝水的研究进展

分析了质子交换膜燃料电池(PEMFC)中凝水的生长过程,分析了运行时间、电流密度、流速、温度、压力、湿度、流场和扩散层等因素对凝水的影响,并介绍了凝水的处理方法。对PEMFC凝水的可视化观测已从宏观步入微观。