大功率PEMFC装配建模及应力状态分析

大功率质子交换膜燃料电池(PEMFC)由数百个部件层叠装配而成,特征尺度跨度大、接触界面多,难以高效准确预测内部应力分布状态。提出大功率PEMFC电堆装配等效模型,通过交替堆叠10只电池等效体和全尺寸单体电池,实现超400只电堆反应区和密封区应力分布的高效计算。与实验相比,等效模型的预测误差为5.17%。等效模型计算发现,受端板变形的影响,靠近端板的单体电池内部接触压力均匀性较差;当靠近堆心时,单体电池接触压力均匀性提升,反应区压力变大,密封区压力变小。增加端板弹性模量和流道脊槽比,可提升单体电池内部压力均匀性及电池间的应力一致性。

大功率燃料电池运行条件的研究

采用正交法设计实验,利用不同结构的流场组装的两台50kW质子交换膜燃料电池堆运行,探索各种电池运行因素(温度、相对湿度、反应气利用率等)对大功率燃料电池堆稳定运行的影响,获得较优的燃料电池运行条件;为大功率燃料电池发动机的稳定运行提供参考。

质子交换膜燃料电池及其在电动车上应用的现状

质子交换膜燃料电池 (PEMFC)作为第四代发电技术的典范 ,具有高效和环境友好两大突出优点 ,受到世界各国政府的极大关注和各大汽车公司的青睐 ,现已进行了众多的PEMFC电动车开发项目 ,并将在不久的将来投入市场。

30kW高比功率质子交换膜燃料电池堆研制

30kW高功率密度质子交换膜燃料电池堆的研制工作主要包括:(1)建立测试大功率质子交换膜燃料电池单电池或电池堆的工作站;(2)大功率高比功率质子交换膜燃料电池堆的工程设计;(3)组装单电池,建立诊断、测试并改进质子交换膜 电极(三合一体)效能的技术;(4)组装30kW电池堆,并建立诊断、测试、改进其效能的技术。神力公司研制成功的30kW质子交换膜燃料电池堆比功率达到:720W/L,708W/kg。

自开发大功率电堆冷启动测试工艺及典型问题研究

质子交换膜燃料电池(PEMFC)低温冷启动是表征电堆性能的关键字指标之一。分析并总结了国内外关于PEMFC低温冷启动的失败机理、试验过程、冷启动策略等主要研究内容。提出了一种自开发PEMFC大功率电堆冷启动测试工艺。介绍了该工艺的测试平台设计与搭建,测试参数及操作流程。结果表明该测试流程能很好控制并测试电堆冷启动过程,并分析了电堆冷启动测试平台的部分影响因素。发现了该测试工艺的一些典型问题,并对该测试工艺及测试平台的相关技术改进做了展望。

车用大功率燃料电池低温冷启动分析

质子交换膜燃料电池低温冷启动被认为是影响燃料电池汽车商业化的主要因素之一。文章根据某款燃料电池车型开发目标需求,对匹配的120 kW大功率燃料电池在-30°C低温启动热平衡初步分析,基于电堆外加热控制策略,经初步匹配计算,在理想情况下需要13 min才能启动,为拟开发目标设定提供了依据。文章对开发大功率燃料电池乘用车具有参考意义。

大功率质子交换膜燃料电池测试系统的开发及试验

针对当前燃料电池系统大功率化的情况,设计开发了一款大功率燃料电池测试试验台,通过对系统的设计、选型、搭建、调试等工作完成了120 kW燃料电池的性能测试。该试验台集成了氢气、空气和热管理控制系统,整合并优化了各子系统之间的布局,使后期维护更加方便。同时,该试验台使用LABVIEW软件设计上位机控制界面,使用Simulink软件设计下位机控制器控制程序并将确定的零部件参数写入控制器。然后,通过上位机与控制器之间的CAN盒通讯实现上位机控制界面对系统的在线实时控制,且可根据负载变化自动优化各个零部件运行参数。通过分析该试验台采集的测试数据可评估燃料电池系统是否达到预期设计要求。该试验台对大功率燃料电池系统的研究、生产以及燃料电池试验台的开发有一定的指导意义,为燃料电池系统的开发提供了保障。