溶融碳酸盐型燃料电池温度特性的建模与求解

本文首先提出了根据热量与物质的平衡及电化学的作用原理而得到的一组燃料、空气气体、电解质、隔板的温度特性的基本微分方程组,然后对这个方程组参数进行统一的无量纲化,最后由于这个方程组是无量纲化的空间和时间的偏微分方程组,用加权残差法(WMR)进行近似解,并对燃料电池本体内若干点的温度特性进行了探讨。

燃料电池整机的动态模型解析与响应

以１０ｋｗ、１０单元组成的顺流型溶融炭酸盐形燃料电池为对象，同时考虑到安装在隔板与电极－电解质板之间波状板的影响，建立了有关燃料电池本机的温度与电流密度动态方程式，并应用求解偏微分方程式的加权残差法对方程求解，得到了燃料电池温度与电流密度的分布与响应结果．

光伏／燃料电池联合发电系统的建模和性能分析

为实现光伏发电系统连续稳定的电力供应,提出了一种光伏/燃料电池联合发电系统,该系统的主要元件包括光伏组件、燃料电池、电解池、压缩机、氢气罐和蓄电池等。建立了各元件的数学模型和系统成本模型,设计了能源管理策略协调系统的能源分配,采用高效的蓄电池满足负载短期需求,由寿命长、价格低的氢气罐长期存储大量能源。使用Matlab软件搭建了联合发电系统的仿真模型,并对系统成本和系统全年能源供需平衡的性能进行了分析。仿真结果表明,该光伏联合系统的经济性能优于光伏/蓄电池系统,可满足用户全年的负载需求,是大型电网的有力补充。

低温热能发电的研究现状和发展趋势

低温热能种类繁多,数量巨大,利用这部分能源意义重大。介绍了低温热能发电技术的研究现状和发展趋势。低温热能发电技术主要应用于太阳能热电、工业余热发电、地热发电、生物质能发电、海洋温差发电等方面。现阶段低温热能发电的研究重点有:工质的热物性和环保性能、循环优化研究;提高低温热能发电效率的研究,包括混合工质循环、Kalina循环、回热、氨吸收式动力制冷循环等;基于有限时间热力学的系统最优控制等方面的研究。

燃料电池——有前途的分布式发电技术

在现代发电系统中,分布式发电技术日益成为传统大电网的有力补充。文章简要介绍了分布式发电的优势、种类及其各自的特点,以及各种分布式发电技术的市场发展趋势,详细分析了各种燃料电池在分布式发电市场中的应用现状,对燃料电池在分布式发电市场中的应用前景进行了展望,并结合中国国情指出了我国有条件并且应该加快发展燃料电池分布式发电技术。

分数阶PID控制器及其数字实现

提出一种新的比例、积分、微分(PID)控制器——分数阶PID控制器(包含分数阶积分器和微分器),把传统的PID控制器的阶次推广到分数领域,它不但适合于分数阶系统,也适用于某些整数阶系统,并能够取得一些优于整数阶PID控制器的效果.给出了分数阶PID控制器的一种数字实现形式,运用Grünwald-Letnicov分数微积分定义,取有限项作近似处理,从而可以直接在时域中运用Z变换方法来计算分数阶PID控制器.仿真结果证明了所给方法的有效性.

一种浸渍燃料电池用石墨双极板的新方法

石墨板虽然具有良好的导电、导热以及耐腐蚀等性能,但在制造过程中不可避免地产生气孔,含有气孔的石墨板作为质子交换膜燃料电池双极板会使H2和O2互相渗透,降低电池性能。采用真空加压方法以硅酸钠浓溶液浸渍石墨双极板,然后加酸加热使之转变为SiO2,使石墨板气孔率由18.2%降低至3.3%以下,在0.3MPaH2压力下不透气。经硅酸钠溶液浸渍后的石墨板电阻没有增加,而用其做的石墨双极板使电池性能在同样电流密度下约增加40mV以上。浸渍工艺保证了燃料电池的性能。

高能球磨制备TiB_2/TiC纳米复合粉体

研究了通过高能球磨制备ＴｉＢ２／ＴｉＣ纳米复合粉体的反应过程和机理，对粉体的显微结构进行了表征．实验结果表明，采用金属 Ｔｉ和 Ｂ４Ｃ为原料，在球磨过程中， ＴｉＣ先于 ＴｉＢ２形成．球磨５ｈ后Ｔｉ与Ｂ４Ｃ反应生成ＴｉＢ２和ＴｉＣ，在随后的长时间高能球磨过程中ＴｉＢ２和ＴｉＣ两相保持稳定．球磨 ３０ｈ后，直径约 ８ｎｍ的 ＴｉＣ纳米粒子分布在 １００～２００ ｎｍ的 ＴｉＢ２粒子中，形成均匀分布的纳米ＴｉＢ２／ＴｉＣ复合粉体．

质子交换膜燃料电池电堆温度特性的模糊建模

根据PEMPC电堆温度控制的需要,建立了PEMFC电堆的工作温度与运行参量之间的定量关系模型,为建立面向控制的PEMFC温度非线性模型提供了一种新思路.在建模过程中,采用模糊辨识方法建立PEMFC控制系统的模糊模型,仿真和实验结果表明,该模糊辨识方法对质子交换膜燃料电池电堆的建模和控制提供了一条可供参考的途径.

分数阶线性定常系统的稳定性及其判据

介绍了分数阶微分方程和分数阶系统 ,给出分数阶线性定常系统的传递函数描述和状态空间描述 .给出了分数阶线性定常系统的稳定性条件 ,并结合分数阶状态方程给出定理的证明 .直接从复分析中的辐角原理出发 ,推导出分数阶线性定常系统 2个有效的稳定性判据 :分数阶系统奈奎斯特判据和分数阶系统对数频率判据 .

复合菌剂发酵秸秆的作用及应用

以玉米秸秆为试验材料,研究了复合剂的添加量及发酵条件对对玉米秸秆纤维素和粗蛋白含量的影响.结果表明:在温度为25℃,菌种和秸秆比例为1∶300的条件下,有氧发酵60、120、180、240、300和360 h后,秸秆纤维素含量分别下降了1.25%、5.09%、8.08%、8.51%、8.85%和9.31%,粗蛋白含量提高了0.3%、0.64%、2.68%、3.26%、3.45%和3.64%.奶牛头均产奶量提高了48.6 kg,净增经济收入116.64元,经济效益显著(P<0.05).

Ti_(0.17)Zr_(0.08)V_(0.34)Nb_(0.01)Cr_(0.1)Ni_(0.3)氢化物电极合金微观结构及电化学性能研究

采用XRD、FESEM-EDS、ICP及EIS等方法研究了Ti0.17Zr0.08V0.34Nb0.01Cr0.1Ni0.3氢化物电极合金微观结构和电化学性能。X射线衍射分析表明:该合金由体心立方结构(bcc)的V基固溶体主相和少量六方结构的C14型Laves相组成;FESEM及EDS分析表明:V基固溶体主相形成树枝晶,C14型Laves相呈网格状围绕着树枝晶的晶界,元素在两相中的分布呈现镜像关系。电化学性能测试结果表明:该合金的氢化物电极在303￣343K较宽的温度区间内,表现出较高的电化学容量,在303K和343K时,电化学容量分别为337.0mAh·g-1和327.9mAh·g-1。在303K循环100周后,容量为282.7mAh·g-1。ICP分析结果表明,氢化物电极在充放电循环过程中,V及Zr元素向KOH电解质中的溶出较为严重。EIS研究表明,金属氢化物电极表面电化学反应的电荷转移电阻(RT)随循环次数的增加而增加,相应的交换电流密度则随循环次数的增加而降低。氢化物电极循环过程中RT的增大以及V和Zr元素的溶解,可能是导致电极容量衰减的主要原因。

分数阶PI^λD^μ控制器的仿真研究

PID控制是过程控制中应用最为广泛的一种控制方法,分数阶mlDPI控制是常规的整数阶PID控制的推广与发展。本文对通过在复平面映射后的根轨迹对分数阶mlDPI控制器的控制特性、参数的整定等进行了研究,研究表明mlDPI控制器控制参数和阶次的改变都能改变控制质量,而且控制器对其本身参数和系统参数的变化并不敏感,mlDPI控制器具有更灵活的结构和更强的鲁棒性。

基于Visual C++6.0的机器人控制系统软件实现

三自由度插拔机器人控制系统软件根据开放式设计方法 ,采用VisualC ++语言编制控制程序。负责底层伺服驱动的函数库以标准C给出 ,可以直接被调用 ;同时 ,控制软件内嵌入了机器人研究所自行开发的机器人结构化编程语言———HRL语言 ,用以实现目标规划 ,它也是基于VisualC ++语言开发的。整个控制软件用以完成数据及状态显示、伺服驱动、机器人运动规划 ,插拔目标的搜索、定位、运动过程模拟显示等任务。

固体氧化物燃料电池的数学模型及自适应神经模糊辨识模型的研究

固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)是21世纪最有生命力的发电技术之一。文章从SOFC实际应用的角度出发,应用改进的自适应神经模糊推理系统(adaptive neural fuzzy inference system,ANFIS)对SOFC建立了负载稳定和负载变化2种情况下的电特性模型。由于数据来源不足,首先根据SOFC的工作原理,运用电化学、流体动力学等学科理论,建立SOFC的数学模型,基于该数学模型获取ANFIS辨识模型的训练和预测数据。仿真结果显示了改进的ANFIS技术对SOFC系统的建模和控制具有一定的实用价值。

质子交换膜燃料电池温度模型与模糊控制

为保证质子交换膜燃料电池(PEMFC)安全高效运行,必须对其进行有效的温度控制,本文阐述了一种带积分环节的二维增量模糊控制器用于PEMFC的温度控制.首先从物料平衡和能最平衡角度对PEMFC的电能和热能的动态特性进行分析,建立了基于控制的PEMFC的温度机理动态模型;其次根据所建立的温度模型和控制经验规则设计带积分环节的PEMFC温度二维增量模糊控制器;最后对所建立温度模型及其模糊控制器进行仿真分析,结果不仅表明该模型能模拟PEMFC的动态特性,而且验证该控制器能将PEMFC温度控制在理想工作范围内,并具有较强的鲁棒性,可用于对PEMFC进行温度实时控制.

一类非自衡对象的最优PID控制

实际控制系统中输入控制对象的控制能量大小不可能是无限大的,本文对控制能量存在约束时一类非自衡对象的最优控制问题作了探讨。首先定义了一个包含跟踪误差和控制能量在内的积分平方性能指标,然后针对不同设计要求运用最优方法极小化该性能指标,从而导出2类PID控制器的解析设计方法,可使系统在控制能量约束条件下具有最优的控制性能。

质子交换膜燃料电池建模与稳态分析

对质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆进行电输出特性研究,有助于改善燃料电池的设计,提高其性能。通过所建立的电堆参数模型,就能够研究主要运行参变量对电堆输出性能和电堆非线性内阻产生的影响。仿真和测试结果表明此参数模型是可操作和有效的,并可方便的用于PEMFC控制方法研究。

基于神经网络的固体氧化物燃料电池电堆建模

针对现有的固体氧化物燃料电池(SOFC)模型过于复杂,难以满足工程上对SOFC系统实时控制设计的需要,提出了利用遗传算法(GA)优化径向基函数(RBF)神经网络实现对SOFC电堆建模。在建模过程中,利用遗传算法优化RBF神经网络的输出权值及高斯基函数的中心向量和基宽向量,采用优化后的参数作为网络初始值,然后利用梯度下降法对各参数进行调整。通过仿真对该建模的有效性和建模精度进行了检验。

时滞系统的最优PID控制与仿真

对过程控制领域中两类典型时滞系统在控制能量存在约束时的最优控制问题作了探讨。定义了一个包含跟踪误差和控制能量在内的积分平方性能指标,针对不同系统运用谱分解的方法最小化该性能指标,从而导出相应的PID控制器的参数整定方法,可使系统在控制能量约束条件下具有最优的控制性能。仿真研究进一步说明了所给方法的有效性。