车用燃料电池空气系统供气协同控制策略研究

针对车用燃料电池系统的“氧饥饿”和压力波动影响其动态性能与使用寿命的问题,本文提出了一种基于过氧比补偿的空气系统流量与压力协同控制策略。首先,建立120 kW级的车用燃料电池空气系统模型,通过台架实验确定其参数,并根据实验数据拟合出其传递函数模型。其次,基于扩张状态观测器间接获取电堆阴极压力,采用前馈+PI建立串级控制中外环过氧比控制模型,用以修正目标流量。最后,采用反向解耦与自抗扰控制器对空气流量和压力解耦内环控制,对模型不确定性和外部扰动构成的总扰动进行估计和补偿。仿真与实验研究表明,提出的基于过氧比补偿的串级控制策略能够快速跟踪过氧比、提升电堆功率和精确地控制压力,同时证实了该方案的协同性和鲁棒性。这有助于提升车用燃料电池系统的动态性能,延长其使用寿命。

温湿度变化对车用燃料电池输出性能的影响

研究温湿度变化对车用燃料电池输出性能(输出电压和功率)的影响可为高精度进气控制策略提供有效的依据。本工作提出了一个温湿度-电流(temperature and relative humidity-current,TRH-C)模型,该模型考虑了电池内部电化学反应、电渗迁移和加湿冷凝三部分水来源,揭示了电流随温湿度变化规律和由水活度表征的电渗迁移系数计算式。根据电池流道实物在计算软件COMSOL中建立网格,将TRH-C模型导入并应用有限体积法进行计算;搭建了燃料电池测试系统,在工作温度60℃和70℃、相对湿度分别为50%和100%条件下进行了实验并进行数据处理;并对通过TRH-C模型得到的极化曲线与实验数据进行比较,分析了电流密度和膜水含量分布云图。结果表明,TRH-C模型能预测燃料电池的性能,在工作温度为60℃、相对湿度为50%时,电压和功率密度的相对误差最大(电流密度为0.018 A/cm^(2)),分别为3.674%和3.696%。工作温度升高会导致膜水含量降低,但相对湿度增大会导致膜水含量升高。

阴极结构对车用燃料电池性能的影响

车用燃料电池是一种质子交换膜燃料电池,采用可传导质子的聚合膜作为电解质,通过电化学反应将存于燃料中的化学能转为电能的一种发电装置。为了研究阴极结构对车用质子交换膜燃料电池性能的影响,针对多孔介质中液态水水淹降低电池性能这一问题,分析阴极结构各参数间的影响,以期了解电池内部之间的关系,进而为电池结构设计提供有效指导。

面向耐久性提升的车用燃料电池系统电控技术

车用燃料电池系统耐久性一直都是燃料汽车发展的主要影响因素,即耐久性越高越有利于燃料汽车领域发展,反之则阻碍发展。文章根据相关文献,对面向耐久性提升的车用燃料电池系统电控技术进行了深入探讨。

车用燃料油吸附法深度脱硫技术进展

综述了车用燃料油吸附法深度脱硫的技术及吸附机理,主要包括物理吸附脱硫、化学吸附脱硫、络合吸附脱硫和选择性吸附脱硫等。物理吸附是极性吸附,吸附剂对硫化物的选择性差,难以对燃料油进行深度脱硫;化学吸附能对燃料油进行深度脱硫,但吸附温度和吸附剂再生温度较高;络合吸附和选择性吸附脱硫技术操作条件温和、投资和操作费用低,能深度脱硫,可生产硫含量小于50μg/g的低硫车用燃料油,但目前吸附剂对含硫芳烃的选择性和容硫量还较低,不能满足工业应用的要求。

国内外电动汽车发展现状、趋势及其对车用燃料的影响

2013年,全球电动汽车市场产销两旺,产量突破24.1万辆,同比增长44%;销量突破18.6万辆,同比增长55%;电动汽车保有量也快速增长,超过35万辆,同比上升51%。国内电动汽车市场在政策的推动下表现出色。2013年国内电动汽车产量3.57万辆(包括传统混合动力车型),同比增长26.2%,进口电动车1.66万辆;销售超过4万辆,年底国内电动汽车保有量超过8万辆。未来电动汽车将加快导入市场,2020-2030年将初具规模;车身轻量化、动力清洁化、价格接地化和充换电方式便捷化将是未来电动汽车的发展趋势。在政策利好、需求支持、技术进步和价格降低等因素的推动下,近期国内电动汽车仍将保持快速增长势头,中远期中国将成为全球电动车普及度提升的重要驱动力。电动汽车的快速发展必然导致车用燃料发生革命性变化,有关企业应提前做好配套设施的建设以及现有公共资源的优化利用。

车用燃料油氧化脱硫技术进展

概述了应用于车用燃料油的多种脱硫技术,主要包括加氢脱硫、催化裂化脱硫、吸附脱硫、萃取脱硫、生物脱硫等,并详细介绍了氧化脱硫技术及其脱硫机理。氧化脱硫技术主要包括:含硫化合物的氧化和分离两个步骤,从原子结构上来看,硫原子比碳原子多5个3d轨道,使得含硫化合物更容易接受氧原子而被氧化,通过氧化剂将有机硫化合物氧化成砜类, 就能增加其极性,使其更容易溶于极性溶剂, 从而达到与烃类分离的目的。与其他脱硫技术相比氧化脱硫技术的投资少,操作条件温和且不消耗氢气,对加氢脱硫难以脱除的二苯并噻吩(DBT)类化合物有较高的脱硫效率,能达到超深度脱硫的要求。

车用燃料电化学脱硫研究进展

随着空气污染的日益严重及环保法规的逐步完善,车用燃料清洁化生产已势在必行。作为一种新型脱硫技术,电化学脱硫近年来研究较多。车用燃料电化学脱硫技术包括氧化脱硫及还原脱硫。相对于传统加氢脱硫,电化学脱硫具有反应条件温和、选择性高、工艺流程简单及易于自动控制等特点。本文综述了国内外车用燃料电化学脱硫的研究现状,从反应机理、实验方法、脱硫效果等方面详细介绍了电化学脱硫的研究进展。提出了深入研究反应机理、寻找新型电极材料、配制复合电解液以及开发电化学组合脱硫工艺是未来车用燃料电化学脱硫的发展方向。

低共熔溶剂在车用燃料脱硫中的研究进展

低共熔溶剂作为近十年来迅速发展的一类新型绿色溶剂,不仅具备离子液体的优点,而且原料价廉易得、合成条件简单、萃取脱硫效果好,已成为继离子液体用于车用燃料脱硫研究之后又一新的研究热点。本文根据合成低共熔溶剂的盐与氢键供体(或水合盐)的不同,对用于车用燃料脱硫的低共熔溶剂进行了分类总结,简述了低共熔溶剂的物化性质,介绍了低共熔溶剂用于车用燃料脱硫的方法及研究进展,对比了低共熔溶剂对不同含硫化合物的脱除效果,归纳了低共熔溶剂的萃取脱硫和氧化萃取脱硫机理。最后针对低共熔溶剂用于车用燃料脱硫中存在的选择性低、循环再生等关键问题,指出了其研究发展方向应是通过开发具有萃取脱硫高选择性的低共熔溶剂以及寻找新型绿色环保的低共熔溶剂脱硫方法来实现深度脱硫。

车用燃料电池系统的性能衰退机理及影响因素分析

耐久性问题是制约车用燃料电池系统产业化的一个关键。该文以目前最常用的全氟磺酸膜燃料电池为对象,基于文献研究法,对目前在燃料电池耐久性、性能衰退方面的研究成果进行分析和整理,归纳了车用质子交换膜燃料电池系统中膜、催化剂、气体扩散层、双极板等主要组件的性能衰退机理,利用逻辑链分析方法描述了其性能衰退的过程,归纳了道路环境下影响燃料电池性能衰退的不同原因类型,给出了车载运行环境和操作工况对燃料电池性能衰退影响的半定量分析,给出了改进燃料电池系统耐久性的一些方法。

车用燃料环保管理——《2013年中国机动车污染防治年报》(第Ⅴ部分)

环境保护部日前发布《2013年中国机动车污染防治年报》,公布了2012年全国机动车污染排放状况。本期"研究成果展示"专栏以六篇形式连载。本文刊载关于车用燃料环保管理的内容,以飨读者。该年报指出,2012年,全国实施车用汽油国Ⅲ阶段标准,硫含量不超过150ppm。按照国家强制性标准《车用汽油》(GB17930-2011)要求,自2014年1月1日起,全国实施车用汽油国IV阶段标准,硫含量不超过50ppm。2012年,我国车用柴油生产和销售执行《车用柴油》(GB19147-2009)标准和《普通柴油》(GB252-2011)标准。按照规定,车用柴油硫含量不得超过350ppm,2013年7月1日后普通柴油硫含量将不得超过350ppm。在已发布第四阶段车用汽油标准(硫含量不大于50ppm)的基础上,由国家质检总局、国家标准委尽快发布第四阶段车用柴油标准(硫含量不大于50ppm),过渡期至2014年底;2013年6月底前发布第五阶段车用柴油标准(硫含量不大于10ppm),2013年底前发布第五阶段车用汽油标准(硫含量不大于10ppm),过渡期均至2017年底。加快国内炼油企业升级改造,确保按照汽、柴油标准升级实施时间如期供应合格油品。2012年环境保护部发布的《关于加强储油库、加油站和油罐车油气污染治理工作的通知》指出,按照国务院批复的《重点区域大气污染防治"十二五"规划》要求,列入大气污染防治"重点控制区"的地区,应限时完成加油站、储油库、油罐车的油气回收治理;大气污染严重的地区可根据本地实际,提前完成油气污染治理工作。

车用燃料油络合脱硫技术的研究进展

车用燃料油络合脱硫相对于现有的其他脱硫技术,具有操作条件缓和、能有效脱除噻吩类硫化物、脱硫率和油品收率高等优势。综述了国内外车用燃料油络合脱硫技术的研究进展,包括π络合吸附脱硫、离子液体脱硫和络合萃取脱硫的作用原理、特点与研究现状,指出了目前各种络合脱硫技术存在的问题,最后提出了车用燃料油络合脱硫技术领域今后研究的方向。

车用燃料发展和研究现状及其未来展望

为节能与减排,需要寻求性能良好的新燃料。该文对车用现用燃料以及各种可能的替代燃料发展应用中存在的问题和研究现状作了全面的回顾,并对今后燃料的发展前景进行了展望。结论是,在可见的未来,汽油、柴油仍将是车用主导燃料,气体燃料会在局部地区得到适当应用,醇醚类燃料会有适度发展,一些新兴燃料逐渐出现在车用燃料的可能范围内。多元化燃料将是未来的必然选择。

车用燃料油络合吸附脱硫剂的研究进展

综述了车用燃料络合吸附脱硫剂的研究进展,包括活性炭、分子筛、金属氧化物和金属有机骨架(MOFs)为载体的络合吸附剂。从吸附剂的制备过程、质构特征、吸附硫容量、再生性能等方面分析了上述络合吸附剂的优缺点。提出了今后的研究重点将放在络合吸附剂用于真实车用燃料油吸附脱硫的研究。

生物质快速热解制车用燃料过程的能值分析

基于能值分析理论和考虑环境投入,从可持续发展的角度对玉米秸秆热解加氢制精制油过程的2个方案进行综合评价,获得生产效率、环境影响、可持续性方面的能值指标.方案1中的氢气来自初级生物油水相重整,方案2中氢气来自外部市场购买.结果表明:2个方案能值转换率分别为5.00×105sej/J和1.37×105sej/J,从能值转换率的角度分析,与方案1、玉米燃料乙醇及生物柴油相比,方案2生产等量燃料消耗的太阳能最少,更有优势;2个方案的能值产出率均为1.07,生产效率较低;环境负载率分别是1.02和1.05,对环境影响较小;可持续发展系数分别是1.05和1.02,可持续性属于中等水平.

基于WTW燃料循环分析的中国煤基车用燃料能量消耗和二氧化碳排放研究

以煤为初始原料转化为汽车燃料,从技术上可行的路线主要有煤的直接液化合成油、煤的间接液化合成油,以及煤基合成含氧的醇、醚燃料和煤制氢等。利用GREET模型,通过对煤基车用燃料整个WTW循环的分析得知,主要在WTT阶段消耗了大量的能量,产生了大量的二氧化碳,从而使能耗和温室气体的排放高于汽油车和柴油车。据此,提出通过二氧化碳捕捉减排技术和在燃料生产阶段进行排放控制等手段对煤基燃料节能降耗。

煤基车用燃料的生命周期能源消耗与温室气体排放分析

利用生命周期评价方法,以中国的能源生产和运输为背景,对汽油、柴油、甲醇汽油和二甲醚这4种煤基车用燃料配合不同车辆发动机技术的全生命周期能源消耗和温室气体排放进行了研究,得出:煤基车用燃料全生命周期所消耗的一次能源与排出的温室气体超过60%发生在上游阶段,特别是燃料阶段;车辆的燃料经济性对全生命周期指标影响较大;从总量来看,二甲醚是较好的选择,柴油次之,汽油路线则是最差的,但考虑到车辆技术的明显区别,汽油和甲醇汽油仍然存在应用的可能性.

车用燃料油精制脱硫的研究与发展

降低车用燃料油中硫含量对于提高机动车尾气排放质量从而保护环境具有十分重要的意义。着重对催化加氢及非催化加氢脱硫两类加氢工艺的特点进行了比较,介绍了国内外车用燃料油精制脱硫的研究与发展。针对开发新配方汽油及低硫、低芳烃柴油的要求,提出了今后燃料油脱硫的研究方向为:具有较高选择性的汽油加氢脱硫催化剂和新工艺;具备高效加氢脱硫和芳烃饱和活性的新一代柴油改质催化剂和新工艺;同时应重视非催化加氢脱硫技术的应用研究。

关于液化天然气作为车用燃料产品质量标准的思考

LNG组分随时间变化的特性是其他车用燃料所不具有的,为了使LNG作为车辆燃料能满足汽车发动机要求的最低烃类含量,需要制订一份控制和管理LNG组分变化的标准文件,给出交付LNG燃料时判断其是否达到车辆发动机安全运转的技术指标和使用期限。为此,简要介绍了美国国际自动机工程师学会(SAE International)于2011年7月发布的J 2699—2011《液化天然气车用燃料SAE信息报告》[Liquefied Natural Gas(LNG)Vehicle Fuel SAE Information Report],阐述了LNG的"老化"特性,以及作为车用燃料的"再加注时间"概念及其计算方法。通过分析,提出了将C2+等沸点较高的烃类组分先期从LNG或从LNG原料天然气中通过某种方式深度分离脱除的设想,同时建议制订更适用于提高汽车发动机工作效率的《车用液化天然气》产品质量标准,从而更好地促进液化天然气作为车用燃料在我国的推广和应用。

两段式处理制取车用燃料级沼气的试验研究

以配制的模拟沼气为原料,采用水洗和可再生的碱金属基吸收剂干法吸收相结合的两段式处理流程来纯化沼气,以沸石颗粒作洗涤塔填料,附载Na2CO3的活性碳颗粒作干式吸收塔填料,制得的CH4含量在95%以上,达到车用燃料级的高纯沼气。