大活性面积PEMFC的电流密度分布

利用安装在阳极端板上的35只子电池,测定了活性面积为400 cm2的单体质子交换膜燃料电池(PEMFC)工作中的电流密度分布.实验结果显示,对大面积燃料电池而言,由于端板紧固过程中带来的应变,容易造成中心部分的电流密度偏低.分析了进一步研究需要考虑的因素,如极板的腐蚀、分割测试的等效性和分割引起的问题等.     

宽脊背流场对单体PEMFC性能的影响

建立质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴、阳极气体扩散的几何模型,由菲克定律确定阴、阳极板流场脊背的最大宽度分别为2.0 mm和2.2 mm,根据流场通道的理想压损值,确定阴、阳极流场通道的最小宽度分别为0.7 mm和0.5 mm。组合不同流场尺寸的单体电池进行性能测试,发现:随着流场脊背宽度的减小和流场通道宽度的增加,电池性能上升。     

PEMFC电池堆单体电池电压巡检系统开发与实验

设计了基于差分运放和光耦开关的硬件采样模块,以及基于Lab VIEW的算法程序、数据采集及界面控制的软件处理模块的燃料电池单电池电压特性巡检系统。该系统精度高、抗干扰性强、测试电压路数多,而且能实现数据的实时采集、显示和保存,并对电压异常情况进行警示。本系统已成功应用于百瓦级阴极开放式燃料电池堆的测试,实验证明具有良好的测试精度与稳定性。     

空冷型PEMFC阳极排气周期实验研究

针对不同负载和阳极排气周期,对自制的空冷型质子交换膜燃料电池(PEMFC)进行实验。在实验过程中用单电池巡检系统监控各单体电池的电压,红外热像仪测量电堆表面的温度分布。在恒压输出模式下,随着阳极排气周期和负载的增大,单体电池的电压差逐渐扩大。当排气间隔为50 s(单体电池电压设定为0.6 V)时,平均电压最大偏差达0.2 V,出现该现象的原因是高负载输出时,如阳极排气不及时,更容易发生水淹。     

PEMFC空气膜增湿系统的性能

建立了质子交换膜燃料电池(PEMFC)和膜增湿器一维性能分析模型,模拟了空气流量、压力和温度等条件对PEM FC及膜增湿器性能的影响,模拟结果与实验数据吻合良好.根据模型对PEMFC膜增湿系统的非稳态性能进行了预测.空气进气温度的动态响应特性对膜内水含量梯度的影响显著,对膜内水的扩散系数几乎无影响.     

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.     

装配扭矩对PEMFC性能的影响

建立质子交换膜燃料电池(PEMFC)的三维模型,通过有限元法分析不同装配压力下电池的形变和应力分布情况,研究不同装配扭矩对PEMFC性能的影响,得到该电池模型较好的装配扭矩范围。数值模拟得到螺栓装配会导致电池产生一定程度的翘曲变形,电池的变形是不均匀的。在装配扭矩为6～7 N·m时,流道与GDL接触区域的应力分布更均匀。在不同装配扭矩下,对电池进行性能测试,验证分析得到,当装配扭矩为7 N·m时,PEMFC性能最佳。     

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发电系统稳态电压模型研究

从电化学的角度分析了质子交换膜燃料电池(PEMFC)的极化特性,在此基础上针对其主要工作区在欧姆极化段的特点,通过测算出不同温度、操作压力条件下的等效热力学电动势与电池堆内阻,建立了一个简单实用的稳态电压模型。最后通过对一个500 W的PEMFC发电系统的稳态负载实验,验证了模型的建立是可行和合理的。     

质子交换膜燃料电池发电系统建模与分析

对质子交换膜燃料电池(PEMFC)发电系统进行动态建模和分析,模型包括质子交换膜燃料电池,供气系统和直流-直流(DC-DC)变换器等部分。首先建立用于预测燃料电池电化学特性和反应气体压力特性的集中参数动态模型,同时给出了供气系统和DC-DC转换器的动态模型,也给出了比例积分型DC-DC变换控制器的设计方法。然后仿真和分析了PEMFC发电系统对快速变化负载的动态响应。采用Matlab-SIMULINK软件对5kW的PEMFC发电系统进行仿真。仿真结果表明系统模型结构简单,计算量小;PEMFC发电系统能够满足快速负载功率需求,满足不同负载的使用要求。     

空管供配电系统可靠性分析

本文分别采用故障树分析法和基于故障树的贝叶斯网络分析法对空管供配电系统进行可靠性分析和薄弱环节识别,计算得出空管供配电系统可靠性指标,同时给出一个或多个部件对空管供配电系统整体可靠性的影响值.分析对比了两种空管供配电系统可靠性分析方法的不同,并提出优化建议,识别薄弱环节,从而有针对性地增强系统的可靠性.     

配电系统电压跌落问题的研究

电压跌落问题已成为影响配电系统电能质量的一个重要因素。如何提高配电系统的动态电能质量,抑制系统电压跌落对敏感电力用户的干扰已成为急需解决的问题。随着高压大功率开关器件的出现,基于电力电子技术的动态电能质量调节技术已成为解决上述问题的有效手段。实时检测技术和动态补偿技术是动态电能质量调节技术中最关键的两个环节,它们实现的效果好坏从根本上决定了动态电能质量调节技术能否取得令人满意的效果。本文对目前常用的检测手段和动态补偿方法的原理及优缺点进行了系统的阐述和深入的分析。最后,还介绍了现今已推出的几种动态电能质量     

配电系统电压跌落问题的研究

电压跌落问题已成为影响配电系统电能质量的一个重要因素.如何提高配电系统的动态电能质量,抑制系统电压跌落对敏感电力用户的干扰已成为急需解决的问题.随着高压大功率开关器件的出现,基于电力电子技术的动态电能质量调节技术已成为解决上述问题的有效手段.实时检测技术和动态补偿技术是动态电能质量调节技术中最关键的两个环节,它们实现的效果好坏从根本上决定了动态电能质量调节技术能否取得令人满意的效果.本文对目前常用的检测手段和动态补偿方法的原理及优缺点进行了系统的阐述和深入的分析.最后,还介绍了现今已推出的几种动态电能质量调节装置,并对其性能做了详细的比较.     

计及电压调节和分布式电源的配电网潮流分析

在分布式电源和电压及无功调节装置的基础上,提出了放射形配电网的新型潮流计算方法。建立分布式电源在潮流计算中所采取的适当节点模型和调压设备模型;分析了分布式电源对馈线自动调压器(SVR)的调压性能的影响,建立了SVR的潮流计算模型。对传统前推/回代算法进行有效的改进,使之快速有效地适应于多节点类型、多设备的配电网系统潮流算法。最后以28节点配电系统为例进行计算分析,仿真计算结果检验了本文提出的算法的有效性,并通过仿真结果分析了分布式电源、无功调节电源对配电网电压分布、电能损耗的影响以及分布式电源对电压调节装置的影响。     

提高中压配电网供电可靠性的措施及其成本/效益分析研究

对配电网可靠性评估的故障遍历方法和利用故障遍历事件集搜寻薄弱环节的方法进行了简要说明,而得到电网薄弱环节后就可制定相应的改进措施.为了对改进的措施进行评估,提出了因提高电网可靠性而发生的成本以及产生的效益的概念公式,在综合分析两者的基础上,引入了成本/效益比的概念来制定评价电网改造方案可行性和最优性的判据.最后对我国江西省某地区的县级实际中压配电网从四个方面提出了改进措施,同时利用上述判据对改进措施进行评估并得到最终的改进方案.     

提高中压配电网供电可靠性的措施及其成本/效益分析研究

对配电网可靠性评估的故障遍历方法和利用故障遍历事件集搜寻薄弱环节的方法进行了简要说明,而得到电网薄弱环节后就可制定相应的改进措施。为了对改进的措施进行评估,提出了因提高电网可靠性而发生的成本以及产生的效益的概念公式,在综合分析两者的基础上,引入了成本/效益比的概念来制定评价电网改造方案可行性和最优性的判据。最后对我国江西省某地区的县级实际中压配电网从四个方面提出了改进措施,同时利用上述判据对改进措施进行评估并得到最终的改进方案。     

高压电力系统的建模及仿真分析

在对某地区高压系统进行谐波分析时,由于高压电网的复杂性,使建模的复杂性和难度都大大增加。由此提出一种基于综合性电气分析计算软件ETAP建立简化模型的方案。首先在ETAP编辑界面按照地理位置搭建电力系统单线图,其次将实测数据录入模型并进行仿真分析。最后通过谐波分析,将仿真值与实测值的比较,允许两者误差在一定范围内,验证所采用发电厂、变电站等模型具有正确性、有效性。实际运行表明,该地区的模型简化方案切实可行。     

提高农村低压配电网供用电可靠性的方法

对农村低压配电网的三种运行方式以及如何提高农业供用电的安全可靠性进行了分析,提出了采取必要补充措施,将TT系统改为IT系统,完善农网改造的建议。