燃料电池发展现状与应用前景

介绍了各种类型燃料电池（碱性燃料电池,熔融碳酸盐燃料电池,固体氧化物燃料电池,磷酸燃料电池及质子交换膜燃料电池）的技术进展,电池性能及其特点。其中着重介绍了当今国际上应用较广泛,技术较为成熟的磷酸燃料电池和质子交换膜燃料电池。对燃料电池的应用前景进行探讨,并对我国的燃料电池研究提出了一些建议。     

均匀磁场对质子交换膜燃料电池工作性能影响研究

通过在质子交换膜燃料电池加载不同方向、不同强度的均匀磁场,研究均匀磁场对质子交换膜燃料电池工作性能的影响。研究发现,在燃料电池两侧加载不同方向、不同强度的均匀磁场,可以不同程度提升质子交换膜燃料电池的工作性能。文章对比了磁场方向与质子交换膜燃料电池双极板两侧平行及垂直时的工作性能,垂直磁场下的电池输出功率和工作电流提升幅度最大。当质子交换膜燃料电池分别置于不同强度(270,440,530 m T)的均匀磁场时,磁场下的电池输出功率与不加载磁场时有所增大,并且随着外加均匀磁场的增大,电池的输出功率也随之提高。     

燃料电池用氢气燃料的制备和存储技术的研究现状

质子交换膜燃料电池（PEMFC）进行反应的燃料是高纯度氢气,氢气的制备和存储是质子交换膜燃料电池能否应用和规模化应用的先决条件和关键技术。对燃料电池用氢气的制备、纯化、存储技术的研究现状进行了综合分析。     

质子交换膜燃料电池作为军事通信电源的应用前景分析

介绍了军队现有的通信电源装备在未来战争中存在的不足，以及质子交换膜燃料电池的特点．通过对质子交换膜燃料电池和现有通信电源装备的对比，分析了质子交换膜燃料电池作为军事通信电源存在的巨大优势。     

质子交换膜燃料电池的水热管理

质子交换膜燃料电池电化学反应生成电能、热能和水。质子交换膜燃料电池中水管理与热管理是紧密关联互相耦合的,有效的水热管理对于提高电池的性能和寿命起着关键作用。本文对膜中水的迁移机理及影响水平衡的主要因素进行了分析,对目前较为有效的水管理方法进行了综述。另外,分析了在微重力条件下燃料电池水管理问题的重要性。燃料电池中约有40%~50%的能量耗散为热能,必须采取有效的散热方式及时排除这些热量。本文对质子交换膜燃料电池的温度分布、局部换热系数及散热等燃料电池热管理相关问题进行了分析。     

甲醇质子交换膜燃料电池的水和热管理

甲醇质了换燃料电是未来最有希望获得工程应用的燃料电池，文章简述了燃料电的发电原理及其分类。对多孔电极，直接甲醇质子交换膜燃料电及甲醇改质质子交换膜燃料电作了分析和讨论，指出了对质子交换膜燃料电池系统进行水管理和热管理的重要性和必要性。     

我国燃料电池汽车用质子交换膜产业发展分析

氢燃料电池汽车是未来新能源清洁动力汽车的主要发展方向之一,质子交换膜作为氢燃料电池的核心原材料,其性能的好坏直接决定着燃料电池的性能和使用寿命,因而也成为近年来研究的热点。按照含氟量对质子交换膜进行分类,主要包括全氟磺酸质子交换膜、部分氟化聚合物质子交换膜、复合质子交换膜和新型非氟化聚合物质子交换膜,其中全氟磺酸质子交换膜由于其优异的性能成为当前最为商业化的电解质膜。未来几年,随着氢燃料电池汽车规模化应用,质子交换膜也必将迎来新的高峰,蕴藏着巨大的市场潜力。我国质子交换膜产业整体正处于加速发展阶段,市场开始活跃,企业正在加速布局,但目前产能利用率较低。国内质子交换膜整体供给仍然不足,大部分需求方仍使用进口膜。国内生产企业正在加速发展,部分代表性企业已经实现批量供货,并正在扩大产能,其他企业也在加快布局。全氟磺酸质子交换膜仍然是当前商业化应用的最优选择,如何在提升性能的同时降低成本是重点研究方向。从长远看,在发展全氟磺酸质子交换膜的同时,仍需布局发展部分氟化、无氟型以及复合质子交换膜。     

燃料电池标准纳入国家重大科技专项

燃料电池是一种高效、节能、环保的绿色能源 ,我国自“九五”开始进行这项技术的开发研究 ,但是无论国际国内 ,目前对燃料电池还处于研发阶段没有形成规模化生产 ,其重要的原因之一就是缺乏相应的技术标准和检测标准。近年来 ,国际电工委员会 (IEC)专门成立了技术委员会 ,研究制定燃料电池的IEC标准。国家科技部和国家标准委十分重视我国燃料电池标准的制定工作 ,为促进开发拥有自主知识产权的关键性技术 ,实现科技成果的产业化 ,国家科技部将这项标准纳入重大科技专项中 ,该专项的总体目标是 ,计划用 3年的时间 ,建立我国质子交换膜电池标准体系 ,制定质子交换膜燃料电池术语标准、电池组和系统标准、便携式质子交换膜燃料电池标准并研究相应的检测技术。该项目的开展和相应标准的制定 ,可望实现质子交换膜燃料电池的跨越式发展 ,使我国在燃料电池产业化进程与发达国家基本同步。燃料电池标准纳入国家重大科技专项     

车用氢燃料电池技术现状及发展方向

综述燃料电池分类和质子交换膜电池的原理与结构,车用氢燃料电池关键部件材料应用与发展。分析了车用燃料电池的应用瓶颈和发展趋势。     

交指状流场质子交换膜燃料电池的流动特性

不同流场构型对质子交换膜燃料电池的流动特性和电池效率有重要的影响,因此流场的设计和理论研究是质子交换膜燃料电池研究的重要课题.发展了一个基于计算流体力学的稳态的三维数学模型,应用建立的模型对一个交指状流场设计的质子交换膜燃料单电池进行了数值研究,电池的电极面积大小为6.4×6.5 cm2,计算得到了电池的流场、局部电流密度和组分浓度等的空间分布,分析了其流动特性和传输机理.     

质子交换膜燃料电池故障检测研究

针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)发电系统的故障检测和系统稳定性问题,结合其多传感器特性,采用基于实时PCA的质子交换膜燃料电池故障检测方法,根据燃料电池反应信号数据建立PCA模型,通过窗口过滤方式和遗忘因子算法实时更新模型,并将降维后获得的数据用统计方法进行处理,从而检测出故障。有效地简化了燃料电池系统故障检测的过程,改善了故障检测的实时性,提高了燃料电池系统工作的稳定性和可靠性。     

PEMFC温度的自动控制

本文分析了工作温度对质子交换膜燃料电池(PEMFC)运行性能的影响,研究采用Nafion膜作为温度传感器来检测质子交换膜燃料电池的工作温度,运用闭环负反馈调节方案实现了质子交换膜燃料电池温度的自动控制,并对温度调节过渡过程的性能指标进行了分析和验证。     

主流燃料电池技术发展现状与趋势

简要介绍了燃料电池的工作原理和系统结构,并结合关键技术以及在相关行业中的应用,对当今燃料电池的主流即质子交换膜燃料电池和固体氧化物燃料电池的发展现状进行了系统的介绍。同时,将两种主流燃料电池技术进行了对比分析,最终阐明了燃料电池技术未来的发展方向和应用前景。     

质子交换膜燃料电池膜电极组件温度分布的神经网络预测模型

质子交换膜燃料电池膜电极组件表面的温度分布会影响质子交换膜燃料电池的性能、寿命和可靠性.为探究质子交换膜燃料电池传热规律,本文提出了一种基于神经网络的质子交换膜燃料电池膜电极组件温度分布的预测模型.本研究选取径向基函数神经网络(RBF)和广义回归神经网络(GRNN)两种神经网络,以电流密度、温度点的位置作为网络输入,不同位置的温度作为网络输出,对平行流道质子交换膜燃料电池、蛇形流道质子交换膜燃料电池分别建立了神经网络预测模型.结果显示,RBF神经网络预测的均方根误差平均为0.464、平均绝对百分误差为1.179％,GRNN神经网络预测的均方根误差平均为0.7155、平均绝对百分误差为2.27％;相较于GRNN神经网络,RBF神经网络精度更高;基于RBF神经网络的平行流道质子交换膜燃料电池膜电极组件温度分布预测模型预测值与96％的实验值的相对误差在5％以内.基于RBF神经网络的蛇形流道质子交换膜燃料电池膜电极组件温度分布预测模型预测值与95％的实验值的相对误差在5％以内.     

空气抽吸式甲醇燃料电池传热与传质特性

空气抽吸式直接甲醇燃料电池不仅具有被动式燃料电池的优点,同时又便于将其串联成电堆提高输出电压。建立以阴极为管道抽吸式结构的直接甲醇燃料电池的三维、两相、非等温稳态数值模型,研究了质子交换膜性能、供给甲醇浓度以及电堆规模对电池性能及燃料利用率的影响。对于保温较好的大电堆,采用低甲醇穿透的改性质子交换膜能同时提升燃料利用率和比功率;此类电堆若采用穿透率低的改性膜,则2 mol/L的甲醇浓度就能保证电池在较大的电流密度区间内维持较高的功率与效率。作为影响电池运行温度的重要因素,电堆规模的大小将直接影响质子交换膜种类与甲醇浓度等关键参数的设计与选择。     

基于可拓控制的质子交换膜燃料电池动态特性研究

针对质子交换膜燃料电池在启动和负载变化时,输出响应速度较慢和稳定性较差的问题,提出了一种基于可拓控制的质子交换膜燃料电池动态特性优化方案。基于质子交换膜燃料电池动态模型,结合可拓控制参数整定简单、响应快速、稳定性好的特点,以质子交换膜燃料电池输入端氢气进气量作为参考控制量,设计了可拓控制器,以提高质子交换膜燃料电池的响应速度及输出稳定性。将可拓控制与经典PID的控制效果进行了对比,结果表明,在燃料电池启动和负载变化过程中,可拓控制在燃料电池输出动态稳定性及克服燃料电池响应滞后等方面均优于PID的控制效果。     

四流道蛇形结构质子交换膜燃料电池温度分布数值模拟

为研究温度对质子交换膜燃料电池性能的影响,运用多物理场直接耦合分析软件COMSOL Multiphysics,对不同电池温度的四流道蛇形流场质子交换膜燃料电池进行了数值模拟。模拟得到了不同电池温度下垂直膜电极平面以及电池中心处从阳极流道到膜,再到到阴极流道的温度变化情况;还得到了电池温度为353K时,电池入口处、中心处和出口处从阳极流道到阴极流道相应位置点的温差变化。对模拟结果进行分析和比较后发现:电池内部温度的升高与电池本身的原始温度存在线性变化关系;电池入口处、中心处和出口处的温度变化趋势存在差异,且电池入口处温升最大,中心处次之,出口处温升最小;随着电池温度的升高,电池因内部反应所产生的热量减少。模拟结果对质子交换膜燃料电池的性能优化有重要意义。     

燃料电池技术发展及应用现状综述(上)

燃料电池是一种高效清洁的电化学发电装置,已成功应用在航天、船舶、汽车、家用电源和充电设备等领域,本文对燃料电池的类型、质子交换膜燃料电池的结构原理、发展现状、关键技术以及在汽车领域的应用及国家政策等进行了梳理,分析探讨了燃料电池寿命、成本及基础设施等方面的应用瓶颈和发展趋势,建议从材料、关键零部件及系统集成技术等进行深入研究,建立完善评价体系,推进燃料电池的商业化进程。     

燃料电池技术发展及应用现状综述(下)

燃料电池是一种高效清洁的电化学发电装置,已成功应用在航天、船舶、汽车、家用电源和充电设备等领域,本文对燃料电池的类型、质子交换膜燃料电池的结构原理、发展现状、关键技术以及在汽车领域的应用及国家政策等进行了梳理,分析探讨了燃料电池寿命、成本及基础设施等方面的应用瓶颈和发展趋势,建议从材料、关键零部件及系统集成技术等进行深入研究,建立完善评价体系,推进燃料电池的商业化进程。     

质子交换膜燃料电池组水管理研究

介绍了水管理对质子交换膜燃料电池组的重要性，对当前主要采用的外增湿、内增湿、自增湿技术进行综述，认为内增湿能为电池提供有效供水、减轻了电池组的体积和重量，具有良好的实用性。分析了双极板不同流场排水能力和动态排水技术，并对质子交换膜燃料电池水管理提出一些建议。