质子交换膜燃料电池系统的设计及计算

介绍了质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统的设计及计算,根据华南理工大学50 kW燃料电池电站的设计参数,计算了供气量及空气和氢气加湿量,提出了一整套详细的包括供气系统、加湿系统、水热管理系统、安全控制系统在内的燃料电池电站设计方案。     

燃料电池发动机水热管理系统设计研究

介绍了质子交换膜燃料电池的工作原理与特点,分析了保持燃料电池内部水平衡和热平衡的必要性,根据东风电动汽车有限公司25kW燃料电池发动机的设计参数,计算出空气和氢气的加湿量及电堆的散热量,设计出了一套有效的燃料电池发动机水热管理系统方案。     

低压PEMFC系统设计与仿真验证

以一型发电功率大于15 kW的质子交换膜氢燃料电池系统开发为例,详细介绍了低压质子交换膜氢燃料电池系统总体设计理念,给出了空气供给、氢气供给、冷却散热三个关键辅助子系统的零部件匹配设计方法和选型依据。采用验证过的系统仿真模型对该15 kW工程样机的系统效率和输出功率进行了仿真预测,计算结果表明该系统性能指标满足预期设计要求。     

车用PEMFC系统氢气供应系统发展现状及展望

氢气供应系统(Hydrogen Supply System,HSS)的调压、排水、排气、加湿作用对于提高质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)的性能与寿命有着重要影响。通过对比目前国内外燃料电池系统采用的不同氢气供应系统的结构及性能,分析了不同氢气供应系统的优缺点及对燃料电池系统性能的影响,最后指出了未来高性能质子交换膜燃料电池系统中氢气供应系统的研究和发展方向。     

基于STM32F103的燃料电池控制系统设计

质子交换膜燃料电池系统设计复杂、价格贵且损耗大,为了提高电池系统的发电效率、减少设计成本,设计了一种基于STM32F103高速嵌入式单片机作为系统下位机的控制核心,基于C#软件平台开发的人机交互监控界面作为上位机的1.5 kW燃料电池控制系统,有效地整合了燃料电池发电系统。采用工业传感器采集燃料电池的各项参数,实现了对氢气供给、空气供给、散热风扇、模拟量监测和显示等子系统的控制。经过长时间实验,证明该系统设计可靠,运行稳定。     

质子交换膜燃料电池内水分布研究

提高不加湿质子交换膜燃料电池性能关键在于水的管理。研究质子交换膜燃料电池内水分布,是解决电池放电性能稳定,不加湿操作的基础,对加速燃料电池小型化具有重要意义。采用反应气循环使用实现生成水零损失,提出新型水管理系统对膜电极两侧水分布进行了研究。实验结果表明,阴极收集水量为正,阳极收集水量为负,且两极收集水量总和接近于电化学生成水量。恒电流放电实验表明,利用新型水管理系统的燃料电池可以稳定运行。     

质子交换膜燃料电池系统开发及应用进展

本文简要叙述了质子交换膜燃料电池发电机理,列举了系统开发工作中所面临的富氢燃料转换,氢气安全贮存与稳定供给等若干课题。文章重点介绍了目前国外质子交换膜燃料电池系统开发及应用进展情况。     

质子交换膜燃料电池阳极燃料循环方法

燃料电池发动机系统包括三个子系统:空气供给子系统、燃料供给子系统、水热管理子系统.目前常用的燃料供给系统存在着不同程度的缺点,如氢气利用率低、耗能量大、使用范围小等.将喷射器和离心风机集成应用于燃料电池阳极燃料循环系统,可以使氢气循环比大致恒定接近于1,提高燃料利用率、使氢气在燃料电池阳极分配均匀、耗能较小,使燃料电池阳极系统稳定运行,而且延长质子交换膜燃料电池寿命.     

质子交换膜燃料电池（SOFC）发电系统性能及应用

1系统性能 质子交换膜燃料电池（PEMFC）发电系统一般以氢气为燃料．以空气为氧化剂。电池堆内产生的热量由空气来进行冷却,再利用电池堆阴极出口的气体对反应气体进行加湿．并采用氢气循环的方式对电池堆进行加湿。     

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.     

便携式质子交换膜燃料电池系统集成研究

设计、开发并研制出了小型便携式质子交换膜燃料电池(PEMFC)电源系统,该系统采用常压空气为氧化剂,可逆金属氢化物储氢器来存储、供应氢气,并采用单片机作为核心控制单元的高效、可靠的电池管理系统来实现各子单元的协调控制。对研制出的200W便携式质子交换膜燃料电池系统演示样机进行了一系列性能测试,包括氢气压力、尾气排放、风扇高度、氢气增湿以及系统热管理对便携式PEMFC系统性能的影响,发现了影响便携式PEMFC系统性能的关键问题,并提出了解决方案。     

硼氢化钠在聚合物电解质膜燃料电池中的应用

间接硼氢化钠燃料电池(B-PEMFC)的氢源具有储氢效率高、长期存储稳定、制氢速率可控、水解产物环境友好及副产物偏硼酸钠(NaBO2)可回收利用等优点,但存在硼氢化钠(NaBH4)价格高、水解催化剂寿命短、NaBO2结晶析出和水热管理等问题;直接硼氢化钠燃料电池(DBFC)具有能量密度和开路电压较高、阳极催化剂价格低以及结构简单的优点,但存在BH4-在阳极水解和渗透的问题。     

液体进料直接甲醇燃料电池工况的匹配及优化

研究阴极氧气加湿、预热及电池放置方式对直接甲醇燃料电池(DMFC)性能的影响。电化学阻抗谱(EIS)测试结果显示:氧气加湿使电池内阻降低10.3%,改善了低温运行时的电池性能;在较高温度下,氧气加湿导致阴极出现水淹,降低了电池性能;氧气预热在保证阴极温度平衡的同时,避免了产物水分遇冷凝结,改善了阴极的传质性能,电池的功率密度在55℃时从46.70 mW/cm2提高到52.48 mW/cm2;运行温度越高,氧气预热对性能的改善越显著。设计了4种进料方式,其中垂直进料方式使CO2最易排出、甲醇渗透最少,甲醇流速较低时可得到最高的功率密度(54.13 mW/cm2)。     

质子交换膜燃料电池堆电气性能试验研究

对5 kW质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆的电压一电流特性、温度特性、压力特性、反应气体计量比特性等进行了测试.并从电化学热力学和动力学两个角度初步分析了各运行参数对电堆性能的影响机理.试验表明,适当升高温度和反应气体压力有利于改善PEMFC电堆的性能,氢气、空气计量比分别为1.2和2.5时,该电堆性能最好.     

Estimation of low-potential heat recuperation efficiency of smoke fumes in a condensation heat utilizer under various operation conditions of a boiler and a heating system

For enhancement of the natural gas utilization efficiency in boilers, condensation heat utilizers of low-potential heat, which are constructed based on a contact heat exchanger, can be applied. A schematic of the contact heat exchanger with a humidifier for preheating and humidifying of air supplied in the boiler for combustion is given. Additional low-potential heat in this scheme is utilized for heating of the return delivery water supplied from a heating system. Preheating and humidifying of air supplied for combustion make it possible to use the condensation utilizer for heating of a heat-transfer agent to temperature exceeding the dewpoint temperature of water vapors contained in combustion products. The decision to mount the condensation heat utilizer on the boiler was taken based on the preliminary estimation of the additionally obtained heat. The operation efficiency of the condensation heat utilizer is determined by its structure and operation conditions of the boiler and the heating system. The software was developed for the thermal design of the condensation heat utilizer equipped by the humidifier. Computation investigations of its operation are carried out as a function of various operation parameters of the boiler and the heating system (temperature of the return delivery water and smoke fumes, air excess, air temperature at the inlet and outlet of the condensation heat utilizer, heating and humidifying of air in the humidifier, and portion of the circulating water). The heat recuperation efficiency is estimated for various operation conditions of the boiler and the condensation heat utilizer. Recommendations on the most effective application of the condensation heat utilizer are developed.     

熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)发电系统进展

燃料电池 ,尤其是熔融碳酸盐燃料电池是 2 1世纪最有希望的发电技术。在简要叙述了熔融碳酸盐燃料电池发电系统的发电原理后 ,从以下方面对系统的开发进行了论述 :单体元件 (电极和电解质 )性能的提高 ,燃料的处理 ,余热利用 ,电力调节和并网 ,电池参数 (工作压力、温度、反应气体的组成和利用率、燃料气体湿度 )的控制与优化。介绍了熔融碳酸盐燃料电池发电系统的国内外研究现状 ,给出了天然气外部重整型和内部重整型燃料电池的循环模型。指出熔融碳酸盐燃料电池系统开发面临的主要课题 :延长寿命、降低成本、系统小型化、改善电能质量等 ,给出一种多段熔融碳酸盐燃料电池系统模型     

新型煤气化间接燃烧联合循环研究

以煤为燃料，通过气化和间接燃烧等技术，实现燃煤发电的CO2分离。水煤浆增压后，利用间接燃烧过程热源气化。以金属氧化物为载氧体，实现间接燃烧(CLC)，即载氧体与煤气的“燃烧”和载氧体与空气的再生，“燃烧”气相产物为H2O(汽) CO2，冷凝水后，可分离出CO2。结合燃气蒸汽联合循环技术，构成新型煤气化间接燃烧联合循环，实现燃煤高效和CO2分离。文中通过数学建模方法，对系统特性进行仿真计算，预测煤气成分，研究载氧体还原比率、循环倍率、煤气成分等参数对间接燃烧性能的影响，为间接燃烧技术的实验研究和系统概念设计提供基础数据。     

质子交换膜燃料电池水管理

针对电池中膜电极失水或被水淹没两种情况对电池的危害,论述了水管理是质子交换膜燃料电池取得良好性能的关键因素之一;介绍了增湿方法包括外增湿法、内增湿法和自增湿法,排水方法包括静态排水法和动态排水法;介绍了各种增湿方法和排水方法的原理,并对其优缺点进行了评述。     

逆流式空气湿化器加湿性能的实验研究

为了详细研究HAT循环关键部件湿化器的加湿性能，改进设计并搭建了适于利用激光PDA研究湿化器内部流场特性的逆流喷雾式空气湿化器实验系统。通过该实验系统测量了湿化器本身结构和喷雾场带来的总压损失。在不同进口气流温度、流量和相对湿度以及不同进口水温度和流量等工况下，测量湿化器内气流和水出口温度、水滴蒸发量、气流相对湿度沿湿化器高度的分布等，分析了进出口参数对湿化器加热、加湿性能的影响。设计加工了可以分开测量气相和液相温度的热电偶，并测量了湿化器几个位置的气相和液相的温度。研究发现较大的气液逆流速度有助于传热、传质，但会带来较大总压压损，且气流会带走大量小水滴进入回热器和燃烧室吸收高品质的热，从而降低系统效率。水温的升高和增大水气比有助于加热和加湿。在喷嘴出口，水、气有较大的温差。远离喷嘴后，水、气温差逐渐减小，且在某个位置水、气温度都会低于进口气温。