质子交换膜燃料电池系统低温启动技术研究进展

质子交换膜燃料电池电动汽车具有绿色环保、续航里程长等优点,但在温度较低的环境下存在启动困难甚至失败的问题,这一问题严重制约了质子交换膜燃料电池电动汽车的发展。研究调查了质子交换膜内部结冰的原理,简述了0℃以下低温环境下启动过程对质子交换膜本身、催化层、气体扩散层以及膜电极整体带来不同程度的损伤,重点分析了质子交换膜燃料电池电动汽车低温启动的策略,可大致分为三类：停机吹扫的控制策略、外部辅助加热和无辅助加热。分析表明每种方法都有其各自的优点与缺点,但总的来说单一的启动方法对质子交换膜燃料电池电动汽车低温启动的效果不如多种方法混合使用的效果理想,未来燃料电池电动汽车的低温启动技术将会朝着多种方法共同协助的趋势发展。     

质子交换膜燃料电池研究现状及发展

质子交换膜燃料电池是一种高效清洁的发电技术,具有反应动力学快、启动温度低等特点。目前质子交换膜燃料电池技术发展迅速,有望得到广泛推广和普及。本文从质子交换膜燃料电池核心组件出发,对近年来质子交换膜燃料电池的发展进行了简要概述。从材料出发,对核心组件进行分类,详细介绍了质子交换膜、催化剂以及气体扩散层的研究现状和技术特点,综述了各组件的研究方法、改进方法以及研究进展,展望了质子交换膜燃料电池的研究方向和未来发展趋势。基于高温环境下的各种优势,具有短侧链、低当量的且适用于高温低湿环境的质子交换膜仍将是重点研究对象。质子交换膜燃料电池将进一步向低Pt甚至无Pt方向发展,同时未来将实现无增湿条件下的水平衡。     

高温质子交换膜研究进展

高温质子交换膜燃料电池解决了传统质子交换膜燃料电池催化剂易受CO等杂质气体毒化、水热管理复杂等问题,成为当今燃料电池发展的主要方向。高温质子交换膜是实现高温操作的关键部分。本文结合质子传递机理,分析了以水作为质子溶剂、非水质子溶剂质子交换膜以及无机固态质子导体膜的研究现状,认为有机/无机复合膜和非水质子溶剂膜,尤其是其中的磷酸掺杂的PBI膜是高温质子交换膜的发展方向。     

大功率PEMFC空气供给系统建模与实验验证

近年来,质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为车载燃料电池的主要动力源受到广泛关注。空气压缩机为电堆提供系统所需的氧气和阴极压力,是质子交换膜燃料电池系统中必不可少的一部分,其工作性能对燃料电池稳态和动态工作性能有很大的影响。基于实验室已有150 k W质子交换膜燃料电池系统,对离心式空压机的工作特性进行了研究,建立了包含离心式空气压缩机的空气供给系统应用模型。通过实验验证,仿真模型能够准确地反映离心式空压机与空气系统的特性,同时能真实反映包含离心式空压机的大功率质子交换膜燃料电池空气系统的稳态控制效果,以及不同控制策略下的动态响应效果。该模型对研究大功率质子交换膜燃料电池空气供给系统以及相应的控制策略提供理论支持,仿真模型与实验结果为下一步控制策略优化提供基础与参考。     

大功率PEMFC空气供给系统建模与实验验证

近年来,质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为车载燃料电池的主要动力源受到广泛关注。空气压缩机为电堆提供系统所需的氧气和阴极压力,是质子交换膜燃料电池系统中必不可少的一部分,其工作性能对燃料电池稳态和动态工作性能有很大的影响。基于实验室已有150 kW质子交换膜燃料电池系统,对离心式空压机的工作特性进行了研究,建立了包含离心式空气压缩机的空气供给系统应用模型。通过实验验证,仿真模型能够准确地反映离心式空压机与空气系统的特性,同时能真实反映包含离心式空压机的大功率质子交换膜燃料电池空气系统的稳态控制效果,以及不同控制策略下的动态响应效果。该模型对研究大功率质子交换膜燃料电池空气供给系统以及相应的控制策略提供理论支持,仿真模型与实验结果为下一步控制策略优化提供基础与参考。     

质子交换膜燃料电池的发展现状

简要叙述了质子交换膜燃料电池的发展历史,介绍了高效、新型电催化剂、新型质子交换膜、新型双极板与流场的研究、应用、开发等关键技术,并对质子交换膜燃料电池的发展前景进行了展望。     

燃料电池质子交换膜研究进展

质子交换膜作为燃料电池的关键材料之一,得到世界各国学者的广泛关注和深入研究,已先后研发出含氟高分子类、芳香烃聚合物类以及有机/无机杂化材料的质子交换膜.本文对燃料电池工作原理进行简要概述,并针对质子交换膜的应用前景及研究现状进行分析.     

质子交换膜燃料电池的研究开发与应用

质子交换膜燃料电池是当前时期的新型发电装置,对我国发电技术水平提升意义重大。但在质子交换膜燃料电池推广应用中,其核心技艺限制较多。因此,本文基于质子交换膜燃料电池的研究开发现状,对质子交换膜燃料电池的具体应用展开分析。借此明确该燃料电池实践价值,强化燃料电池研究力度。     

聚砜类燃料电池质子交换膜研究进展

介绍了质子交换膜的分类，综述了主链型聚砜质子交换膜、侧链型聚砜质子交换膜、无机掺杂复合型聚砜质子交换膜等聚砜类燃料电池质子交换膜的最新研究进展，全面阐述了磺化聚砜的形貌、结构对材料物理化学性能的影响，并展望了聚砜类燃料电池质子交换膜的发展前景。     

质子交换膜的应用与市场研究

介绍了质子交换膜的概念、产品及产品的类型、功能原理及主要性能指标;对质子交换膜的应用作了汇总与归纳;研究了质子交换膜在氯碱工业应用的市场规模与发展趋势、产品价格及其变化、主要产品供应商和国内主要消费企业;介绍了质子交换膜燃料电池及其应用状况前景、燃料电池质子交换膜市场现状与未来展望,分析了国内质子交换膜产业链状况.     

水冷PEMFC热管理系统流量跟随控制策略

针对传统温度控制策略在水冷型质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell,PEMFC）工作中水泵和散热器风扇存在的强耦合性,并为了提高电堆的工作性能和寿命,提出一种流量跟随电流的温度控制策略,根据电堆电流变化调节冷却水流量来控制电堆冷却水进出口温差,通过PID控制器调节散热风扇控制电堆入口温度。在水冷PEMFC热管理平台上对传统控制策略、流量跟随控制策略做了实验对比。结果表明,流量跟随电流控制策略使冷却水出口温度最大超调量减少64.3%,冷却水出入口温差最大偏差减少46.7%,调整时间平均缩短73 s,达到了较高的控制精度和响应速度,削弱了水泵和散热风扇的强耦合作用,流量跟随电流控制策略能够满足PEMFC系统对温度控制的要求。     

质子交换膜燃料电池研究进展

由于质子交换膜燃料电池（PEMFC）具有能量转化效率高、寿命长、比功率和比能量高、以及对环境友好等优点,近年来得到迅速发展.笔者综述了PEMFC的特点,分析了PEMFC在国内外的最新研究进展,介绍了PEMFC的应用前景,并指出了PEMFC研究当前需要解决的技术问题及其发展趋势.     

质子交换膜燃料电池仿真模型研究进展

质子交换膜燃料电池具有高效清洁等优势,是一种潜力巨大的绿色能源技术。数学模型作为一种合理可靠的工具,通过模拟电池内部的电化学传热传质过程,研究运行参数和结构参数对电池性能和寿命的影响,可以指导电池的优化设计。本文综述了近年来燃料电池催化层、气体扩散层和流道的研究模型,整理了各部件建模的影响因素和优化方法,以期对燃料电池建模以及电池各部件的优化设计起到参考作用。文中指出,考虑到现在仿真存在的局限性,未来主要研究方向为燃料电池系统研究与机理模型的结合、催化层微观结构的建模、非贵金属催化剂建模、气体扩散层衰减模型研究、大面积流道模型、三维模型温度分布研究以及全尺寸质子交换膜燃料电池模型的开发。     

基于质子交换膜燃料电池的冷热电联产系统研究进展

将质子交换膜燃料电池应用于冷热电联产系统中,可有效提高系统效率,实现冷热电供能的可持续发展。本文介绍了基于质子交换膜燃料电池的冷热电联产系统的数学建模、运行策略、能源管理、多维评价、系统优化理论与应用等方面的研究进展。根据现有研究,从能源禀赋、供需整合与多尺度建模、多能互补供能、系统评价体系、系统集成优化多方面指明未来该系统的研究可从多尺度建模、源网荷储深度融合、完善系统评价体系以及系统优化与实时调控等方面进行,为得到更为全面高效稳定的质子交换膜燃料电池冷热电联供系统提供新思路。     

质子交换膜燃料电池电源系统停机特性及控制策略

质子交换膜燃料电池(PEMFC)电源系统在停机后,燃料电池开路高电压被认为是造成电池性能下降和寿命缩短的重要因素。这主要是因为PEMFC电源系统停机后,燃料电池处于开路状态,阳极侧残留的氢气和阴极侧的空气发生电化学反应,电池电压为开路高电压且维持在开路电压的时间比较长,这容易引起催化剂碳载体发生氧化,使分布在载体上的铂(Pt)颗粒脱落,造成燃料电池性能衰减以及寿命缩短。以最大程度缩短停机后开路高电压的时间和加快阳极侧残留氢气的消耗速度为目标,提出了一种PEMFC电源系统的停机策略,通过实验分别研究了直接停机和停机策略停机对PEMFC输出特性的影响。以该停机控制策略为基础,通过实验验证了该停机策略的有效性,为提出保护性的PEMFC电源系统停机控制策略提供了参考性指导。     

Controlling of Proton Exchange Membrane Fuel Cell by Model Predictive Controller Based on ANFIS Model

Proton exchange fuel cell is one of the most promising new technologies in electrical energy production. Due to slow dynamic, nonlinearity and dependency of time changing variables of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), its control issue is a challenging problem. In this paper, model predictive controller (MPC) based on the adaptive neuro‐fuzzy interface model of the PEMFC is proposed to control the output voltage. First the adaptive neuro‐fuzzy interference system (ANFIS) model is identified to approximate the dynamic behavior of the PEMFC system with a set of data which are taken from a physical model of a 5 kW PEMFC setup plant. Then the branch‐and‐bound method and the greedy algorithm are used to solve the constrained optimization function of the predictive control problem. The results reveal that the ANFIS model can effectively approximate the dynamic behavior of the PEMFC and the predictive controller based on this model can successfully control the output and satisfy the constraints.     

质子交换膜燃料电池混合动力系统能量优化的仿真分析

分析了混合动力系统的控制目标及需要考虑的几个关键参数。以PEMFC混合动力系统为对象,分别针对给定负载模式和实时运行模式进行控制策略设计和能量优化仿真。对给定的负载模式,采用遗传算法对多约束组合优化问题进行求解,仿真结果证明了算法的可行性。对于实时运行模式,在原有模糊控制策略的基础上,引入燃料电池电压和电压变化量对模糊输出进行两级修正。仿真结果表明,改进后的模糊控制策略可以有效提高燃料电池运行效率,降低燃料电池功率波动。     

杂质气体对质子交换膜燃料电池性能影响的研究进展

质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell,PEMFC）的商业化进程受到了其耐久性的严重制约。燃料气体中含有的微量CO、CO2、H2S和NH3等杂质以及空气中含有的NOx、SOx等污染物是影响PEMFC耐久性的最主要因素之一。本文综述了燃料气体杂质和空气污染物分别对PEMFC性能的影响及其机理,其中燃料中含的CO除了能影响PEMFC的阳极性能以外,还可能通过扩散传质过程对电池阴极性能造成影响;H2S不仅能对电池阳极性能造成严重的影响,也可能对电池阴极性能造成明显的破坏;而空气中的微量NOx会对PEMFC性能造成明显的影响,但NOx对电池性能的影响是一种可逆过程。最后指出对杂质气体影响PEMFC耐久性的研究需要将计算机模型和实际试验相结合,用模型数据指导实验的进行,同时有必要考虑杂质对PEMFC电堆性能的影响。