燃料电池汽车动力总成方案分析

燃料电池车动力系统配置对提高燃料电池电堆效率,延长电堆寿命,以及优化整车的性能至关重要。分析了燃料电池车动力总成的七种配置方案的研究现状和优缺点,以及当前各大整车厂所采用的动力方案,结果表明燃料电池加蓄电池的动力方案与其他方案相比具有成本低、可靠性高等优点,是未来的发展趋势。同时分析表明电堆和电池之间的匹配、能量分配的优化控制是进一步提高燃料电池车性能的关键。     

Palcan unveils fuel cell scooter,selected by Voller Energy

Vancouver-based Palcan Fuel Cells has successfully integrated its 2 kWe PEM fuel cell stack system into a fuel cell powered scooter, designed specifically to address the world’s need for a low-end mass transport vehicle. The company’s PC-150 fuel cell stack has also been selected by UK-based Voller Energy as the power source in the latter’s VE100 portable fuel cell system.This is a short news story only. Visit www.re-focus.net for the latest renewable energy industry news.     

燃料电池的原理、技术状态与展望

论述了燃料电池的工作原理、综述了各种类型燃料电池的发展状态；介绍了中国科学院大连化学物理研究所自70年代以来进行燃料电池研究的概况，着重介绍了该所质子交换膜燃料电池的关键材料与部件制备技术，电池组技术、电池组性能与电池系统的应用情况，回顾了燃料电池的发展历程，指出燃料电池技术发展与其它学科的关系，提出了产业化的发展方向。     

燃料电池组的气体分配管道

对燃料电池组中气体分配管道的不同设计、不同气体流向以及气体分配管道数学模型的文献作了综述。气体分配管道的设计根据体积比功率、密封与绝缘的难易程度以及造价等影响因素综合考虑 ,内置型气体分配管道及其改进型为气体分配管道在设计上的发展方向。而气体分配管道的数学模拟还需要进一步完善 ,制约其模型准确性的关键因素为模型方程的求解技术。有必要对燃料电池的气体分配管道的计算机辅助设计软件进行研究与开发。     

百瓦级一体式再生燃料电池堆研究

对百瓦级一体式再生燃料电池堆(URFC)的电性能和燃料电池(FC)/水电解(W E)双模式循环稳定性进行测试研究。所研制的百瓦级URFC电池堆双模式工作电性能优良,循环性能稳定。燃料电池模式工作条件下:电流密度为500 mA/cm 2时,单体电池平均工作电压0.789 V,输出功率236 W;电流密度为1 000 mA/cm 2时,单体电池平均工作电压0.681 V,输出功率409 W。水电解模式工作条件下:电流密度为1 000 mA/cm 2时,单体电池平均工作电压1.628V,产生标准状态下氢气的耗能量为4.26 kW h/m 3。电流密度为500 mA/cm 2时,URFC电池堆充放电循环电压效率为51.5%。单体电池电压方差和计算结果表明,在工作电流密度0～400 mA/cm 2的窗口区间内,单体电池电压具有相对最好的均匀一致性。在100 h/20次的FC/WE双模式循环试验中,URFC电池堆性能衰减平均为1.70%。     

基于不同电极位置的PEMFC运行特性研究

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种有巨大发展潜力的发电装置,特别适合成为新一代便携式电源和电动汽车的动力源。水是影响燃料电池性能的关键因素,良好的水管理是使其安全稳定运行和提高其性能的必要条件。在PEM燃料电池的阴极侧安装风扇,向燃料电池提供氧化剂和降低电池温度,通过实验,观察到在电池堆方向发生变化的情况下,PEM燃料电池性能及其内部传质情况会发生明显变化。实验结果发现:当电流密度较小时,电极方向对PEM燃料电池的性能影响不明显;当电流密度较大时,阳极在上、阴极在下时燃料电池性能优于阴极在上、阳极在下的燃料电池性能。     

100kW燃料电池发电系统水热模块设计与模拟

质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)在分布式发电领域具有广泛的应用前景,不仅能够为小范围区域提供电力,还可以利用燃料电池发电过程中产生的热量对外供热。本文以100 k W燃料电池发电系统为研究对象,对系统中电池堆、功率变换器、控制器、辅助部件等模块的功能和参数进行了设计,重点对系统的水热模块进行了模拟,研究了电堆进气相对湿度(RH)、操作温度、操作压力、冷却温度对系统水热平衡的影响。     

百瓦级新型金属双极板PEM燃料电池堆研制

研制了采用冲压成型薄型金属双极板的百瓦级质子交换膜(PEM)燃料电池堆。对电池堆进行了不同操作条件下的性能测试研究。实验结果表明,所采用金属双极板材料能够在质子交换膜燃料电池工作环境下长时间稳定运行。     

大功率铝空气电池堆结构设计综述

大功率铝空气电池作为目前金属空气电池的研究热点之一,其箱体结构设计的实用、可靠和安全更有利于其在电动汽车和军事作战等领域的广泛应用。介绍了大功率铝空气电池的工作原理、系统组成,从尺寸和外形、加工工艺方面详细介绍了电池堆结构设计,指出其采用基于机械可充和电解液循环的特性条件下设计铝空气电池箱体结构,使电池能够在更换铝阳极的方法下持续供电,并通过电解液循环维持电池放电的稳定性,实现了使用的安全性和可靠性。     

高温燃料电池发电技术分析

熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)均可被固定电站应用.对SOFC以及MCFC的发展状况进行了论述,分析了SOFC的发展方向和存在的问题,以及MCFC的材料工艺、发展现状和存在的问题,并从制造成本、电池堆容量、材料体系、商业化示范等方面对2种高温燃-料电池进行了比较分析.分析得出,适合我国绿色煤电计划的高温燃料电池发展技术路线是优先发展MCFC技术,利用国内外积累的MCFC研究成果,尽快实现MCFC的大型化与产业化.     

喷射器在燃料电池阳极循环回收系统中的应用

在燃料电池阳极系统中,使用喷射器装置将阳极未反应完的燃料循环回收,可以在保证燃料充分供应的同时,避免由于燃料浪费而导致整个系统效率降低。在完成喷射器的设计和模型之后,将其与燃料电池及其他装置集成,实现了完整的燃料电池阳极循环回收系统模型。在MATLAB/SIMULINK环境里,采用比例-积分-微分(PID)方法控制阳极的湿度和压力,实现了燃料电池阳极系统的实时仿真运行,运行性能稳定。     

车用PEMFC发动机超压问题的一种解决方案

质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为电动汽车的发动机具有高效、快速启动、零污染等优点,但由于其自身内阻比较大,使得燃料电池堆从开路到最大功率输出电压的波动很大,很容易超出直流/直流变压器(DC/DC)输入电压的允许范围,给电池组的设计带来很大的束缚。通过备用电池堆调整燃料电池输出电压,并根据其极化曲线的滞回特性给出了具体的控制方案和实现电路的原理图,实验证明该方案解决了DC/DC的超压问题,并且具有实现简单,可靠性强等优点。     

燃料电池单电池电压检测系统设计

燃料电池堆各单电池电压反应了整个电堆和辅助系统的工作状态。通过检测单电池电压,能及时发现电堆工作的异常状况。设计一种燃料电池电压检测系统,将差分放大和多路选择开关结合运用于电堆每片单电池电压的检测中,设计该系统的组成、硬件电路和软件流程。该系统作为燃料电池运行状态检测系统的一部分,在50W的燃料电池发电系统上试验,达到了良好效果。     

复合材料双极板质子交换膜燃料电池

测定了两种树脂对导电骨料的润湿性,研究了树脂及其含量对复合材料双极板性能的影响。采用对导电骨料浸润性好的树脂作粘合剂,通过模压一次成型技术制备出复合材料双极板的电导率大于300S/cm,抗折强度大于30MPa,空气透气率为10!7cm2/s。并进行了电堆组装及电性能和稳定性测试。结果表明,在较小的电流密度(<1.0A/cm2)条件下,复合材料双极板的电性能和石墨材料双极板相当,在较大的电流密度(>1.0A/cm2)条件下,其电性能要稍优于石墨材料双极板;电池经350h放电试验并重复启动电池100次以上,双极板性能稳定。     

新型自增湿燃料电池组性能研究

提高质子交换膜燃料电池自增湿能力的关键在于对生成水的有效管理。采用在电极反应区之外增设水传导区的新型电极结构,氢气循环利用,阴极开放式供氧。实验结果表明,氢气操作条件对电池性能存在影响,电池组的工作稳定性较好。     

Design of a fuel cell generation system using a PEMFC simulator

In this paper, a PCS (power conditioner system) design for a fuel cell generation system has been proposed. In order to analyze the dynamic performance of the PCS, a fuel cell stack simulator is also designed, which can consider the dynamic V–I characteristics of the PEMFC (proton exchange membrane fuel cell). First, we explain the PCS design for a fuel cell generation system in detail along with the system configuration and operational principle of the developed PEMFC simulator that has been investigated. In addition, we cover the validity of the proposed system that has been verified by informative simulation and experimental results.     

质子交换膜燃料电池低温启动特性研究

提出了一种冷却介质辅热的燃料电池系统低温自启动设计方案,并基于二维非稳态模型研究了单电池与电池堆在低温启动过程中温度的动态分布特性。研究结果表明,电池堆端板的热容效应与冷却液流速分布是影响电池堆温度分布的主要因素。降低燃料电池端板的热容及电堆的轻量化设计将有助于提高电池的低温启动能量效率与工作寿命。     

熔盐燃料电池堆温度场的数值分析

通过研究熔融碳酸盐燃料电池的传热传质和电化学反应机理,根据质能守恒原理建立了电堆的稳态温度模型。模型考虑了辐射换热、转换反应及组分动量的变化。求解传质方程时对电流密度做了一阶假设。结果表明顺流型熔融碳酸盐燃料电池堆的最高温度在电堆中间和出口部分;入口气流温度、阴极利用率和电流密度是影响电堆温度的主要因素。     

被动式直接硼氢化物燃料电池堆的设计与测试

设计了一种无膜型被动式直接硼氢化物燃料电池(DBFC)堆,对由4个电池单元(电极面积为2 cm2)通过后空翻式串联而成的电池堆研究表明:其开路电位达3.6 V,最大功率达400 mW;采用KBH4为燃料时DBFC的性能优于NaBH4;放电稳定性主要受硼氢化钾水解产生的H2气泡影响较大。     

硼氢化钠水解给PEMFC供氢的研究

硼氢化钠因具有较高的理论储氢密度(10.7%)、可长期稳定储存、水解过程温和,并且规模可以根据用户需要而调整、全过程环境友好等优点,其水解制氢可作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)供电系统的在线氢源,是近年来被广泛关注的制氢技术.使用自制的水解制氢催化剂及制氢装置,研究了硼氢化钠水解氢气对PEMFC单电池以及电堆性能的影响,发现在试验条件下该制氢装置给小功率(<60W)PEMFC供氢时,电池性能与气瓶供氢时基本相同;而给较大功率(如500 W)PEMFC供氢时,电池逐渐被毒化,性能远低于使用纯氢时且性能不可恢复.