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。     

质子交换膜燃料电池系统(PEMFC)的控制策略综述

对质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统进行了简单的介绍和控制特点分析,并对其控制策略进行了综述,分析和比较了包括常规PID控制、预测控制、模糊控制、神经网络控制以及在此基础上的多种复合控制策略,最后结合国内外至今的相关研究成果,展望了质子交换膜燃料电池系统控制策略的研究方向和发展前景。     

用于PEMFC的天然气水蒸气制氢系统

针对质子交换膜燃料电池（PEMFC）的应用要求,开发了一个包括天然气水蒸气重整、CO变换和变压吸附净化的制氢工艺过程,并着重对重整反应和变压吸附的操作条件进行了实验研究。考察了温度、空速和水碳比对重整反应的影响,得到适宜的工艺操作条件,实验结果表明：温度650℃、水碳比6、空速42h^-1时,氢气含量为70.21%,甲烷转化率为77.41%;分析了温度、流速对变压吸附脱除CO效果的影响,结果表明：在0.2MPa、40℃和吸附、脱附时间120s的条件下,产品气中CO浓度接近于1×10^-6,经过多次循环后产品气质量稳定,可以连续获得满足80W质子交换膜燃料电池要求的高纯度氢气。     

空气自然对流式质子交换膜燃料电池的三维建模和实验分析

在空气自然对流式燃料电池内部,速度、温度、组分浓度及电流分布特性有着极强的耦合作用.氧气质量传输限制引起的浓度过电位是这种燃料电池的主要性能损失.从自然对流、传热传质的角度,建立了三维数学模型.利用三维流体动力学软件和用户建立的子程序,对自然对流下Navier-Stokes 方程,能量方程,电化学动力学方程以及组分、水的传输方程进行了数值求解.通过分析数值计算的结果,结合自然对流的特性,设计了实验系统.对温度分布和电池性能进行了测试.对空气湿度对电池性能的影响进行了分析.数值计算结果与实验结果很好地吻合.模型的建立,对于认识空气自然对流式质子交换膜燃料电池内部的耦合传输现象有极大的意义,可以作为质子交换膜燃料电池的计算机辅助优化设计工具.     

离心式空压机中间冷却与省功的分析

本文根据离心式空压机压缩过程的理论依据,对空压机中间冷却与省功的有关问题进行一些分析,来充分认识实现离心式空压机经济运行,实现增产节能。     

工业重整装置建模与仿真

针对实际工业重整装置,提出了一种仅包含16个反应、17个集总组分的重整反应简化机理模型,用于重整过程监控和优化。利用一形式比四阶RK法更为简单的近似解析法对模型方程进行了数值求解,并采用差分BFGS优化算法以及某固定床半再生重整和连续重整工业装置的多套工业数据对模型中关键的动力学参数分别进行了估计,进而利用这两种工业装置在不同进料或操作条件下对模型进行了验证。结果表明,所建立的集总模型合理可靠,到达了工业应用的模拟精度要求。     

模糊神经网络及其在系统建模与控制中的应用

模糊神经网络是模糊系统和神经网络的有机结合 ,它吸取了两者的优点。给出了两个具体的模糊神经网络结构以及相应的学习算法 ;介绍了利用模糊神经网络建立 T- S模糊模型的方法 ;讨论了基于 T- S模糊模型的控制系统分析和设计。     

基于改进BP网络与MISO模型的污水系统建模

利用共轭梯度学习算法改善了BP神经网络的性能,并提出四层BP网络用于污水处理过程水质指标的建模和模拟,在一定程度上避免了采用负梯度方向学习算法收敛速度慢和易陷于局部极小点的缺点,提高了模型的精度,在处理大量数据和在线控制时显得尤为重要;利用改进后的BP网络对某污水处理厂的进出水水质建立了MIMO和MISO模型,并进行了对比和评价分析。     

质子交换膜燃料电池吹扫原理及实验验证

随着质子交换膜燃料电池的商业化推广的进行,燃料电池电堆生产商进入新阶段的性能指标竞赛。特别冷启动的性能逐渐成为燃料电池推向市场的硬指标。而保证冷启动成功的关键在于停机扫吹。本文阐述了燃料电池扫吹的原理,采用两种不同的吹扫方法进行实验,通过结果来验证吹扫过程中的原理和关键点,并指出可以利用电压来判断电堆的吹扫状态。     

飞机环控系统空气循环机仿真建模及试验校核

建立了飞机环境控制系统中压气机-涡轮-风扇式空气循环机的数学模型并开发了性能仿真模型;提出了性能试验原理及方法并开展了性能试验获得了设计工况下测试数据;通过对比不同转速下压气机增压比和效率特性、不同膨胀比条件下涡轮的温降特性、风扇压升特性等仿真结果与试验数据,修正了所建仿真模型相关参数并校核了模型有效性。结果表明,提出的仿真建模方法能够对空气循环机进行准确计算,经修正后仿真误差可以控制在±10%以内,仿真精度满足飞机环境控制系统工程设计要求,对环控系统及部件研制具有重要意义。     

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。     

RIK系列等温离心空压机技术特性与应用

介绍了ＲＩＫ系列等温离心空气压缩机的技术特性及应用，提出了通过合作制造逐步实现大型空压机的国产化问题．     

化纤厂离心空压机压缩热利用

从节能的角度出发,通过对空压站压缩热的合理利用进行探讨,对空气干燥设备的投资和运行成本进行对比分析,得出空压站的干燥设备选型和优化的节能设计方案。     

新型风冷型螺杆式空气压缩机在氯碱工业中的应用

介绍了新型风冷型螺杆式空气压缩机的工作原理、特点、工作参数及其在烧碱生产中的应用效果。     

基于LPV模型的燃料电池空气进气系统控制

质子交换膜燃料电池是一种通过氢气和氧气的电化学反应将化学能直接转化为电能的装置。提出一种改进的四阶燃料电池进气系统模型,分析了系统的约束性。针对系统模型所具有的非线性特性,提出建立线性变参数（LPV）模型用于对系统的控制。针对状态变量不可测的问题引入卡尔曼滤波器,同时通过可观性分析得出系统所需测量的最佳变量。在符合约束条件下设计基于线性变参数模型的状态空间模型预测控制器,控制空压机的工作电压保证氢气燃料的充分反应。仿真结果表明,基于LPV模型的模型预测控制器能够对空气进气系统进行有效的控制,且满足空压机喘振和阻塞边界等约束条件,与单模型预测控制相比具有更好的控制效果。     

阴、阳极加湿程度对PEMFC内部传质的影响

为了研究常规流场下阴、阳极增湿程度对电池内部水分布、传递、膜性能及水拖曳系数等的影响,对PEMFC进行二维建模,应用控制容积法对控制方程进行离散,然后求解,得到了电池内部水和反应气浓度、速度分布、膜中电流密度、电势分布及膜中水分布,考察了气体不同增湿程度对质子交换膜电导率及电池内部传质的影响.结果表明,PEMFC中水综合拖曳系数随着阳极加湿程度的增加而增大,随阴极增湿程度的增加而减小,但阳极增湿对水综合拖曳系数的影响比同增湿程度下阴极增湿对水综合拖曳系数的影响大得多.同时,随着阳极加湿程度的升高,质子交换膜（PEM）电导率急剧升高,而阴极加湿程度对PEM电导率的影响只是停留在较小的电流范围之内.故PEMFC在小电流密度工作时,应该使阳极气体充分增湿;而在大电流密度工作时,应该适当降低阳极的增湿程度以降低阴极两相流的机会,从而改善阴极的传质状况.     

Experimental and numerical studies of portable PEMFC stack

The objective of this work is to establish the design principles of a proton exchange membrane (PEM) fuel cell (FC) stack for portable applications. A combination of experiments and numerical simulations were carried out and the results analyzed to enhance understanding of the behavior of this portable PEMFC stack. A three-dimensional (3D) computational fluid dynamics (CFD)-based methodology was used to predict such as the current and temperature distributions of this portable PEMFC stack. The results show how the baseline operation and original design of this stack impact the local temperature, water content, water transport, and kinetic variables inside the individual cells. The outcome of this work will pursue the development of universal heuristics and dimensionless numbers correlated to portable PEMFC stack design.     

离心式空气压缩机隔板中分面内漏面积的模型建立及拟态检测

介绍了催化裂化装置能量回收机组中重要设备MCL型离心式空压机隔板中分面冲蚀间隙面积的计算模型,以及使用激光对中仪对隔板中分面选取点位进行数据拟态检测的方法,为压缩机气体内漏原因的筛查和修复提供了依据.     

离心式空气压缩机组安装过程中应注意的问题

将离心式空气压缩机组土建基础施工中遇到的一些问题及管道安装过程中制定的施工方案进行了总结,提出了机组配套辅机出厂时的防锈处理方法。