质子交换膜燃料电池系统故障机理分析及诊断方法研究综述

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells,PEMFC)以其高效无污染等特性在发电、交通运载以及航空航天等领域有广阔的应用前景,然而可靠性和耐久性不足等问题已成为技术瓶颈,亟需探究高效的系统故障诊断方法。该文在介绍质子交换膜燃料电池系统构成及典型故障产生机理的基础上,综述了基于模型方法、数据驱动方法、实验测试方法、融合方法等质子交换膜燃料电池系统的故障诊断方法研究进展,对各种方法进行了分析比对,并对在线诊断技术进行总结分析,最后提出质子交换膜燃料电池系统故障诊断方法发展趋势及展望,以期为其后续研究及快速商业化应用提供参考。

ABPBI/SPEEK高温质子交换复合膜的制备与表征

采用溶剂蒸发法制备聚(2,5-苯并咪唑)/磺化聚醚醚酮(ABPBI/SPEEK)高温质子交换复合膜。考察了SPEEK的掺入对ABPBI/SPEEK质子交换复合膜的结构及性能的影响。结果表明,ABPBI膜和ABPBI/SPEEK复合膜在高温下的热稳定性能良好;随着SPEEK的掺入,ABPBI/SPEEK复合膜有更好的氧化稳定性和机械性能,ABPBI/SPEEK(20%)复合膜在芬顿试剂中96 h后的质量损失为0.84%,其拉伸强度为120.51 MPa,相较于Nafion 117膜明显提高;ABPBI/SPEEK(20%)复合膜的酸掺杂率为186.68%,该膜在160℃、0%RH时的质子电导率为3.4 mS/cm,约为ABPBI膜的1.78倍。

质子交换膜燃料电池热管理系统建模及故障仿真

文章以质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)系统为研究对象,分析系统中各组成部件的工作机理,在MATLAB/Simulink软件中搭建了燃料电池电堆电压、阴极、质子交换膜、阳极以及温度的数学机理模型,同时使用Simulink/Simscape物理建模平台搭建热管理系统的物理模型,将两种模型集成为完整的PEMFC系统仿真模型。在所搭建的热管理系统模型中注入典型故障:散热器风扇故障和冷却液流量不足故障,对各故障模式下的燃料电池性能进行了分析。仿真结果表明:PEMFC系统模型结果与试验结果基本一致,验证了模型的合理性;通过对热管理系统故障进行仿真,可以清楚地了解故障发生的机理,为其故障诊断提供了参考依据。

智算数据中心光电交换技术综述(特邀)

近年来,由于人工智能现象级应用的出现,智算数据中心(AIDC)和超算数据中心(SCDC)网络演进成为研究热点。传统的3层全连接电交换架构已经不能很好地满足AIDC或SCDC高带宽、低时延、低功耗和低成本的需求,需要一种更为高效和易于扩容的电光融合交换或光交换方案来逐步替代传统纯电路包交换的策略。文章对近年来基于数据中心的光电融合交换技术方案进行了综述性介绍,对行业中率先进行光交换技术尝试的头部互联网企业的部署经验进行了分析,并结合电信行业需求,给出了AIDC和SCDC交换节点的推荐部署和演进方式。

质子交换膜燃料电池多物理场建模及模型参数敏感性分析

受限于外部运行工况及内部多物理场参数的耦合作用机制,质子交换膜燃料电池的精确机理建模成为其研发和应用的瓶颈。该文通过探究燃料电池内部“电-热-流”多场耦合关系,构建准一维电堆动态模型,并基于单参数敏感性和多参数敏感性分析,得到不同模型参数的敏感度指标,完成了建模中部分关键参数的权重分析。为验证模型精度及耦合参数变动对输出特性的影响,在搭建Ballard NEXA 1.2 kW燃料电池测试平台的基础上开展变载及参数变动实验。结果表明,所构建的模型能够较为精确的模拟电堆特性,且对称因子、活化面积和压力系数的变动对电堆输出的影响较大。结果可为燃料电池电堆的测试及改型提供理论基础,并揭示电堆故障及老化过程中主要参数的衰退变化趋势。

离子交换纤维在重金属废水处理中的应用

离子交换纤维是近些年来迅速发展起来的一种纤维状高吸附性的材料,具有比表面积大、吸附速度快、吸附量大、再生性好、形状多样等特点,故其在环境治理中具有广泛的应用前景。离子交换纤维在处理高浓度重金属废水方面具有明显的效果,其吸附重金属的方式是:通过IEF电离的阳离子与金属离子发生离子交换,使金属离子吸附在纤维上。

La^(3+)/NH_(4)^(+)在双电层内交换过程中铵的吸附规律

离子交换反应过程中铵的吸附规律是浸矿剂用量计算的基础。以化学纯高岭土为吸附剂,以镧离子为吸附质,制备高岭土饱和镧矿样,采用不同浓度铵离子浸取矿样中的镧离子。结果表明:当铵离子浓度为1~5 mg/L时,铵只出现物理吸附;当铵离子浓度大于300 mg/L时,铵开始出现化学吸附;离子交换吸附开始时,铵离子吸附量为0.012 mg/g,双电层内ζ电势趋于0,滑动面与扩散层最外层几乎重合。通过铵的解吸实验,得到镧离子交换完全后,物理吸附态、离子交换态和固定态的所占比例分别为30%、65%和5%;铵的总吸附量与镧离子浸出量之间的摩尔比接近5∶1。此结果为高岭土作为主要黏土矿物的离子型稀土矿浸矿剂的用量计算提供理论依据。

乙二胺四乙酸-乙酸铵盐交换法测定阳离子交换量方法优化

针对乙二胺四乙酸(EDTA)-乙酸铵交换法测定土壤阳离子交换量耗时长的问题,对方法的搅拌方式、搅拌时间、蒸馏时间进行优化。优化后分析条件为:用磁力搅拌器代替人工橡皮头玻璃棒搅拌,确定搅拌时间为90 s,确定蒸馏时间为6 min。选择4个不同地区不同阳离子交换量的土壤标准物质用优化前、后的方法分别进行7次测定,其检测结果相对标准偏差为1.53%~5.32%;28个实际样品进行成对二样本均值分析,优化前、优化后测定的土壤阳离子交换量结果无显著性差异;对优化前、后28个土壤样品阳离子交换量测定结果进行相关性分析,线性相关显著,相关系数r=0.998。结果表明,EDTA-乙酸铵交换法优化前、后均具有较好的精密度和准确度,结果无显著性差异,EDTA乙酸铵交换法优化后的方法检测时间(1人测定8个样品)由280 min缩短到130 min,提高了检测效率,适合批量石灰性土壤阳离子代换量的测定。

基于蜂窝仿生流场的质子交换膜燃料电池的性能研究及优化

为了增强质子交换膜燃料电池(PEMFCs)内部燃料分布的均匀性与水管理能力,本文研究了一种新型的基于仿生结构的蜂窝仿生流场。首先,根据蜂窝结构特征,搭建出三维多相流非等温几何模型并确立PEMFC的数学模型;其次,采用计算流体动力学Fluent软件对模型进行无关性与有效性验证,并对蜂窝仿生流场和常规平行流场的电池性能和燃料分布进行了模拟分析;最后,对比极化性能、气体流速分布、燃料与液态水组分浓度和电流密度分布,验证了蜂窝仿生流场设计的有效性。研究结果表明:采用蜂窝仿生流场的电池峰值功率密度比常规平行流场高15.6%,其内部水管理能力和燃料分布均匀性均强于平行流场;左端进气的蜂窝仿生流场比采用上端进气的蜂窝仿生流场在气体通路内具有更均匀的气体压力,可有效避免流道内产生局部涡流,其峰值功率密度可以达到0.3933 W/cm2。

基于电-热特性的质子交换膜电解槽模型研究进展

“电-氢”转换为能源领域低碳转型提供了一种新型、绿色、高效的解决方案,质子交换膜电解槽因具备产氢纯度高、制氢效率优、高度集成化以及与波动性电源耦合程度好等优点而备受关注,模型构建是对其机理研究、特性分析、系统运行控制模拟的重要手段。基于质子交换膜电解槽电化学特性和热传输特性,对国内外已有的质子交换膜电解槽电化学模型和热传输模型建模方法进行综述,并简要分析多物理场耦合模型研究进展,对未来质子交换膜电解槽建模研究发展方向进行展望。

离子交换树脂分离纯化天然橡胶乳清中麦角硫因

研究离子交换树脂对麦角硫因(EGT)的吸附分离性能,筛选出适合用于分离纯化天然橡胶乳清(NRS)中EGT的离子交换树脂,并确定最佳工艺参数。通过比较9种不同型号的阳离子交换树脂对EGT的吸附容量和解吸率,选出最优的离子交换树脂,并通过静态、动态吸附试验考察无机盐浓度、pH、上样液浓度、上样流速、洗脱液浓度、洗脱流速对树脂吸附、解吸效果的影响。结果表明,SA-2阳离子交换树脂最适合NRS中EGT的分离纯化,最佳工艺条件为:上样液pH为3.0~4.0,上样流速为2 BV/h,洗脱流速为1 BV/h,洗脱液氨水质量浓度为0.5%,提高上样液中EGT浓度更有利于树脂对EGT的吸附。验证试验表明,SA-2阳离子交换树脂是分离纯化NRS中EGT的理想介质,为工业化生产EGT奠定理论基础。

国家疫苗接种数据交换系统的设计与应用

目的:实现全国疫苗接种信息的共享交换,支持各地开展跨省份接种信息查询,加快推进接种大数据的“聚通用”。方法:基于全国疾控信息化建设现状,优化数据处理流程,采用高性能大数据技术工具和安全的防护策略设计疫苗接种数据交换系统,搭建数据交换通道,实现数据安全传输和高效存储。结果:截至2023年4月,依托国家疾控数据共享交换平台,共计收集全国疫苗接种记录约106亿条,数据交换成功率为93%。结论:国家疫苗接种数据交换系统能有效解决海量数据的存储和传输问题,保证接种数据的准确性和完整性以及系统的安全性和稳定性。

裂变创业者组织承诺跨越双路径对比——基于社会交换理论的案例研究

基于社会交换理论视角,以双案例研究方法,选取“独立发展型”和“母体支持型”两类裂变企业的创业者为研究对象,归纳出“母体交换关系情境”“交换关系风险认知”“信任助推承诺波动”“重建新创交换平衡”4个核心构念。在此基础上,识别出“顺序式”和“交错式”两条不同的裂变创业者组织承诺跨越路径,旨在延伸现有社会交换理论和创业理论,为裂变情境下的组织承诺跨越提供有效指导。

青藏高原东南缘不同类型生态系统碳、水交换特征

青藏高原东南缘横断山脉地区是南亚和东亚季风的交汇处,也是大气变化的敏感区和热源区。开展该地区地气相互作用对区域水热过程影响机制及其参数化研究,对于研究青藏高原大气水汽传输的关键过程问题有重大意义。本文介绍了基于涡动观测法开展的青藏高原东南缘地区的地气相互作用观测试验,并总结了洱海湖面、丽江高山草甸及腾冲北海湿地的地气交换特征,以及利用数值模式开展复杂山地局地环流特征的研究工作。目前已初步明确和揭示青藏高原东南缘横断山脉不同类型下垫面的地气交换特征及其影响因素,主要结论如下:青藏高原东南缘高山草甸的碳、水交换过程受降水分布影响显著,“浮毯型”湿地(水面常年覆盖有“浮毯”状苔草草排)的碳、水交换除了受气象因素影响外,也受到下垫面植被和水体比例变化的影响。不同类型生态系统的碳、水交换过程在不同时间尺度的影响因子存在差别。风速始终是湖泊潜热和CO_(2)交换的关键影响因子,而降水在较长时间尺度对湖泊CO_(2)通量也有显著影响。此外,青藏高原东南缘的复杂地形对于生态系统的碳、水交换过程也有显著影响。复杂地形产生的不同类型的局地环流对于生态系统的碳、水交换过程有不同的影响。

质子交换膜燃料电池直流道内液滴传输研究

建立质子交换膜燃料电池(PEMFC)的二维直流道模型,分析液滴在流道内的产生、破裂及传输全过程,探究进气速度、气体扩散层表面亲疏水性以及挡板结构参数等关键性因素对液滴传输特性的影响。仿真结果表明,提高进气速度有助于强化液滴的去除效果,但过高的气体流速会将液滴推向气体扩散层表面,造成液滴累积;亲水性较强的气体扩散层表面导致液滴严重坍塌形变,堵塞气体扩散层孔隙;液滴在疏水性气体扩散层表面流动速度相对较快,壁面附着力小,利于流道排水;增大挡板堵塞率可提高挡板下方及后方区域气体流速,提高液滴吹扫能力;挡板表面亲疏水性对流道内液滴去除效果影响较弱。

肝豆状核变性新型生物标志物相对可交换铜及认知功能与中医证型的相关性研究

目的探讨肝豆状核变性(Wilson’s disease,WD)患者不同中医分型与认知功能及新型血清生物学指标相对可交换铜(relative exchangeable copper,REC)的相关性。方法将57例WD患者辨证分型为湿热内蕴证、痰瘀互结证及肝肾阴虚证,行蒙特利尔认知评估量表(MoCA)及阿尔茨海默病评估量表认知量表(Alzheimer’s disease assessment scale-cognitive subscale,ADAS-cog)评价认知功能,火焰原子吸收光谱法检测计算血清REC水平,评估不同证型WD患者认知功能及REC水平,同时分析认知及REC与中医证型之间的相关性,及其预测中医证型的诊断能力。结果湿热内蕴证组REC及ADAS-cog评分显著高于痰瘀互结证和肝肾阴虚证(湿热内蕴证vs痰瘀互结证,REC:P=0.016,ADAS-cog:P=0.035;湿热内蕴证vs肝肾阴虚证,REC:P<0.001,ADAS-cog:P=0.001);湿热内蕴证组MoCA评分显著低于痰瘀互结证和肝肾阴虚证(湿热内蕴证vs痰瘀互结证,P=0.047;湿热内蕴证vs肝肾阴虚证,P=0.004);痰瘀互结证与肝肾阴虚证相比,REC、MoCA及ADAS-cog评分差异均无统计学意义(均P>0.05)。Pearson相关分析显示,3组患者REC与MoCA均呈负相关,与ADAS-cog均呈正相关;ROC曲线分析显示,REC在评估湿热内蕴证的诊断价值最高。结论REC除了在WD诊断中的实用性外,还可用于评估WD认知损害(严重程度),REC及认知功能评价在评估WD主要中医证型具有一定的诊断参考价值。

排浦中心渔港换水通道布置对水交换的影响

以排浦中心渔港建设项目为例,利用平面二维水动力和水交换数学模型,通过2种基本换水通道的不同组合,探究换水通道平面布置形式对水交换的影响。结果表明,仅布置通道1有利于加快1 000 t渔船泊位前的水交换,但会迟滞其左侧泊位前沿特别是防波堤堤根附近水体的半交换周期;仅布置通道2有利于提高防波堤堤根附近的水交换效率;2种换水通道同时布置有利于增强中型渔船停泊区及各泊位前沿整体的水交换能力,同时提高防波堤堤根附近水交换效率。

利用纠缠交换制备原子-原子最大纠缠态

基于腔量子电动力学(QED)提出一种利用两对纠缠的级联型三能级原子与单模腔场系统制备原子-原子最大纠缠态的简单方案,最初两原子之间、两腔场之间互不纠缠,使其中一个原子与一个腔场发生作用,即纠缠交换,该过程仅需对单个腔场态测量就可实现从未有直接作用的两个原子之间的纠缠,精确控制原子与腔场的相互作用时间可获得具有最大保真度的纠缠态.该方案可以延长腔的有效泄漏时间,从而能有效克服光腔的消相干的影响,这样大大降低了系统对腔的品质的要求.

面向装备平台的敏捷交换芯片设计与实现

在构建车载、舰船、航空航天等装备平台网络系统时,需要综合考虑功能、性能、体积、功耗、易用性等制约因素,传统高性能的商用网络交换芯片功耗高、配置和使用复杂,难以满足相关需求。对此提出了一种面向装备平台的可编程、低功耗的敏捷交换芯片架构。该架构引入协议无关的超长内容匹配-动作流水线,提供可编程的转发配置、流限速、报文修改等功能,支持现存各类网络协议及用户自定义协议。架构提供灵活的管理配置模式,可满足远程配置、无管理CPU的轻量化配置等多种应用需求。另外,通过敏捷交换协议的扩展功能,可将查表结果、动作处理记录、用户配置信息等随原报文一同送出芯片,实现单个报文粒度的精细化处理和灵活的功能扩展。基于敏捷交换架构,流片制造了YHHX-DS160敏捷交换芯片,该芯片可提供160 Gbps全接口线速交换能力,最大功耗仅6.6 W,能效比达到24 Gbps/W。

NB/T 11026-2022《板壳式热交换器》简介

板壳式热交换器是适用于大型化、高参数苛刻环境的高效换热设备,但一直缺乏产品标准对其设计、制造、检验、验收和使用等进行统一规范。从编制的角度对NB/T 11026-2022《板壳式热交换器》的编制背景、编制原则、适用范围、设计理念、设计准则及关键技术要点等进行了简要介绍。