[绿色设计]透明公平的产品生命周期评价方法

针对产品生命周期评价（LCA）面临的数据获取、评价和维护难的问题,提出了透明公平的产品生命周期评价方法,利用新一代信息技术,促进LCA数据获取、评价和维护过程的自动化、透明化及协同化。在透明化的基础上,市场、政府、有关企业对于相关企业和个人的贡献给予公平的激励,这不仅有助于解决LCA所需数据获取难、评价难和维护难的问题,也有助于推进绿色制造工程。最后分析了透明公平的产品生命周期评价方法在中国的进展情况,表明这方面的发展较快,应给予高度重视和支持。     

[绿色设计]基于预期目标的高效能电机方案绿色度评价

为改善产品方案绿色度评价权重判断模糊的问题,提出一种基于预期目标和Larsen模糊推理的高效能电机绿色度评价方法。在对产品方案生命周期特征信息分解的基础上,构建绿色度评价递阶层次模型。根据极大极小聚类模糊(max-min)原则,综合考虑产品环境属性、能源属性、资源属性三方面因素,结合设计者对产品方案标准、企业生产状况、环境特性等因素设定方案预期目标进行评价,提升了评价过程的客观性与明晰性。以高效能低压三相异步电机YE3 160L-4为例验证模型, 结果表明,它在矿产资源消耗量、酸性氧化物排放等水平上有进一步优化空间。     

车用质子交换膜燃料电池仿真技术路线

质子交换膜燃料电池作为燃料电池中重要的一种类型,可应用于汽车及小规模的发电站与便携式移动能源,是当前新能源领域的研究热点。主要针对车用质子交换膜燃料电池的三种仿真参数模型就当前国内外研究进展进行论述。     

基于模糊对向传播网络的PEMFC建模

质子交换膜燃料电池是由一种质子导体聚合电解膜构成的燃料电池,作为21世纪的绿色环保能源,对质子交换膜燃料电池进行输出特性研究有助于改善其性能,提高其工作效率。对于这种离散非线性系统,文章将神经网络和模糊控制技术相结合,设计出了一种以模糊神经网络自适应控制系统为核心的建模方法,它是由模糊对向传播（FCP）网络辨识器构成,仿真结果表明该模型可行,而且模型精度较高,从而为设计PEMFC实时控制系统奠定了一定的基础。     

车用质子交换膜燃料电池动态建模与仿真分析

基于质子交换膜燃料电池（PEMFC）工作机理的分析,考察工作过程中影响其输出特性的5个主要因素（包括理想电动势、欧姆极化电压、活化极化电压、浓度差极化电压和辅助系统电压）,建立了PEMFC的动态数学模型,利用Matlab/Simulink仿真平台对该模型进行了仿真,结果表明,模型输出能有效反映PEMFC的电压输出特性,为PEMFC控制系统的开发奠定了基础。     

基于磁场的质子交换膜燃料电池故障诊断方法

故障诊断作为解决质子交换膜燃料电池（Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC）的安全和寿命问题的重要途径之一,备受研究人员关注。然而在当前PEMFC诊断中,对其早期故障诊断的研究较少,而在亟需早期故障诊断以便及时进行维护控制的PEMFC应用领域,如燃料电池汽车等,在故障发生早期对其进行精确诊断极其重要。该文针对现有PEMFC早期故障诊断方法匮乏问题,提出一种基于磁场的PEMFC故障诊断方法。首先建立PEMFC三维仿真模型,研究燃料电池性能变化与其外部磁场间关联机制,在此基础上搭建燃料电池磁场检测系统,并构建卷积神经网络（Convolutional neural network,CNN）对采集的磁场数据进行分析,验证其在包括水淹、膜干等不同PEMFC故障中的早期诊断效果。结果表明,采用基于磁场数据和卷积神经网络的故障诊断方法,可实现燃料电池不同程度、不同类型故障的在线识别和早期诊断。研究结果验证了磁场数据用于PEMFC故障诊断的可行性,对促进PEMFC故障诊断方法进一步发展、提升PEMFC系统可靠性和耐久性具有重要意义。     

质子交换膜燃料电池密封系统热力耦合仿真研究

温度影响质子交换膜燃料电池（PEMFC）的密封性能和力学行为,因而影响其使用寿命和可靠性。为研究PEMFC在热力耦合下的密封性能和力学行为,建立PEMFC单电池和多电池结构的二维模型,研究密封系统在不同工作温度下的应力-应变分布,讨论橡胶密封圈压缩比、双极板错位和密封垫尺寸对PEMFC密封性能和力学性能的影响。结果表明：温度对密封圈的Mises应力和膜电极组件（MEA）框架接触压力有很大影响;在不同工作温度下单电池和多电池结构的密封性能相似,应力和接触压力分布差别也不大,因此单电池结构的研究结论可以推广到多电池结构;随着橡胶密封圈压缩比和密封圈尺寸的增加,燃料电池密封性能得到改善;而双极板错位会加剧MEA框架的变形;高应力区出现在橡胶密封圈的横截面内部,容易导致局部应力集中和密封失效。     

质子交换膜燃料电池电化学阻抗谱弛豫时间分布研究

电化学阻抗谱技术能够获取燃料电池不同频率阻抗,但对阻抗的构成缺乏进一步解析,难以直接构建精准的等效电路模型进行阻抗拟合分析,而弛豫时间分布(Distribution of relaxation time, DRT)方法不需要定义特定的等效电路模型,即可解析燃料电池不同时间常数的极化过程。针对实验室用质子交换膜燃料电池,在不同运行条件下对其进行阻抗谱测量,并通过Kramers-Kronig关系验证所记录阻抗数据的质量。基于DRT分析方法,系统地解释阻抗谱中各频段阻抗对应的物理或化学意义。研究表明,该电池的电化学阻抗谱主要由3个不同时间常数频段的极化阻抗构成,通过与运行条件相关性的系统分析,确定低频段阻抗为氧气在多孔介质中的传输阻碍,中频段阻抗为与氧还原反应有关的电荷传递阻碍,中高频段阻抗为阴极催化剂层中的质子传输阻碍。为进一步确定DRT分析结果的合理性,采用等效电路模型拟合测量的阻抗数据,辨识的电阻元件参数变化趋势与DRT分析结果一致。     

质子交换膜燃料电池-四温位吸收式制冷机混合系统性能分析

建立质子交换膜燃料电池-四温位吸收式制冷机混合系统模型,该模型考虑包括燃料电池热力学和电化学不可逆性、吸收式制冷循环不可逆性在内的主要损失,导出系统总的输出功率和效率表达式,以及吸收式制冷循环的制冷量及制冷系数关系式。通过数值计算探讨混合电池系统的整体性能,分析不同运行工况参数对混合系统性能的影响规律,得出电流密度、输出功率、效率等重要参数的优化工作区间。系统对质子膜燃料电池的余热进行合理利用,使质子膜燃料电池混合系统总的输出功率以及效率都有了较大的提高。     

考虑回收利用过程的汽车产品全生命周期评价

构建了汽车产品全生命周期材料、能耗、排放评价模型,该模型涵盖汽车产品从材料获取、材料加工、零部件加工制造、整车装配、运行使用直至回收利用的生命周期闭环全过程。运用该评价模型,对某公司生产的传统汽油车和在该同一平台上开发的纯电动汽车进行实证分析,结果表明：纯电动汽车的全生命周期能耗及全生命周期CO2、CH4、N2O、NMVOC排放低于传统汽油车,但CO、SOx、NOx和PM排放均高于传统汽油车。采用CML 2001模型进行了两款车的全生命周期影响评价,结果显示：使用稀缺金属铜、锂较多的纯电动汽车在不可再生资源消耗（ADP）方面显著高于传统汽油车;纯电动汽车产生的温室效应（GWP）优于传统汽油车,但在人体健康损害影响、光化学烟雾影响及酸化影响方面,纯电动汽车均劣于传统汽油车。     

国产质子交换膜燃料电池关键材料及部件的电池组性能

基于质子交换膜燃料电池(Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)技术的实际应用要求,针对其国产关键材料和部件(包括电催化剂、质子交换膜、炭纸、双极板)进行性能表征、电池组制造工艺开发和电池组应用性能研究,结果表明:国产炭纸、复合质子交换膜、复合催化剂以及薄型不锈钢双极板无论是在基本性能还是在电池组应用方面都达到了国外同类产品的水平,能够满足车用燃料电池发动机的要求。目前,复合质子交换膜产品已实现批量生产,炭纸和复合催化剂已具备批量制造能力,薄型不锈钢双极板的批量制造工艺和设备已进入开发阶段,采用这些国产材料和部件组装的PEMFC车用发动机正在进行实际应用考核。初步预计:通过这些国产关键材料和部件的应用,可以将PEMFC的材料成本降低50%以上,同时还可以大幅度提高电池性能,为推进我国燃料电池产品的实际应用奠定基础。     

燃料电池发动机水热管理仿真分析综述

质子交换膜燃料电池作为燃料电池中重要的一种类型,可应用于汽车及小规模的发电站与便携式移动能源,是当前新能源领域的研究热点.主要针对质子交换膜燃料电池不同维度的水热管理仿真模型的研究现状进行了论述.