质子交换膜燃料电池氢气循环系统的发展现状

质子交换膜燃料电池因其工作温度低、启动时间短等优势在交通运输领域有良好的产业化前景。而氢气循环系统是质子交换膜燃料电池的燃料在阳极的循环输运系统,是燃料电池的关键技术之一。阐述了引射器、氢气循环泵2种实现氢气循环技术的原理、系统结构和研究现状,并通过对比2种方案,指出了未来氢气循环系统的发展方向。

氢燃料电池系统多喷嘴氢气引射器的特性仿真与过程策略

氢气引射器由于体积小、成本低、低功耗、无噪声等优点,是代替氢气循环泵的有效方案。针对单喷嘴引射器作用范围狭窄的问题,提出了多喷嘴氢气引射器的设计,满足燃料电池系统全功率强变载的需求。利用gFUELCELL仿真建模平台,研究了四喷嘴引射器的引射特性及动态拉载过程中电堆内物理场变化,并对搭载四喷嘴引射器的150 kW燃料电池系统的过程策略进行了优化。研究结果表明:与单喷嘴引射器相比,四喷嘴引射器可以覆盖8~153 kW电堆工况范围,实现燃料电池系统运行从怠速到峰值功率的全覆盖。

车用燃料电池引射器设计及测试评价方法研究

在研究开发车用燃料电池引射器时,湿氢流量监测困难、台架技术难度大、试验成本高,并且存在安全隐患和能源浪费问题。为此,在推导空气与氢气、空气与100%RH的氢在相同工作条件下的流量变化关系式的基础上,针对110 kW燃料电池,试制引射器进行空气和氢气测试,并结合数值仿真分析。结果发现:车用燃料电池引射器引射流体中水蒸气质量分数达到40%~50%;在相同工作条件下,空气与氢气的体积和质量流量分别等于其气体常数比值的平方根和比值倒数的平方根,其中空气与氢气的体积和质量流量之比分别为3.786和0.2641。工作、引射和混合流体质量流量的空气实测与仿真数据之间的平均相对误差分别为4.48%、4.54%和2.78%;空气实测数据经折算后与氢气测试数据相吻合,与湿氢的仿真数据平均偏差率分别为5.4%和6.11%;氢气测试数据经折算也与湿氢仿真数据相吻合。因此,空气测试数据经处理可以用于车用燃料电池引射器特性研究。

贮氢合金性能综合试验设备

该发明专利是一种贮氢合金试验设备，涉及材料试验设备技术领域。该贮氢合金试验设备由反应室及氢气循环系统、液体循环系统组成。其中反应室与氢气循环系统之间由快速接头密闭连接，氢气循环系统使氢气在反应室之间连续循环，液体循环系统使不同温度的恒温液体在敞口容器与油浴之间交替循环，从而使贮氢合金进行吸放氢交替循环；在氢气和液体循环的过程中，控制与数据采集系统对数据进行采集与处理，并输出信号到控制系统进行试验。