基于单片阻抗一致性吹扫的燃料电池低温冷启动策略研究

车用石墨板燃料电池低温冷启动能力弱,是影响燃料电池技术在北方寒冷地区大规模推广的重要瓶颈。饥饿自升温是一种常见的低温冷启动策略,其基本原理是通过降低反应物供应速率来增加过电势,短时间在电池内部产生大量热量从而实现快速升温。该方法原理简单,但对电堆单体初始含水量一致性要求高、且易出现单片反极和尾排氢浓度超标的情况,影响系统安全性和电堆耐久性。针对上述问题,课题组研制了单体多通道交流阻抗在线测试装置,提出了面向单片阻抗一致性的电堆优化吹扫策略,建立了基于定电压变流量泵氢控制的低温冷启动方法,实现了低温启动瞬态过程的高产热、高安全、高动态的电压、电流、进堆/旁通空气流量的多目标多参数的耦合协调控制。台架实验结果表明,采用优化吹扫策略后,单片阻抗间最大差值由0.7降低至0.2 mΩ以下;燃料电池发动机系统可实现124 s内-40℃下快速启动,且重复性好。相关技术在北京冬奥会燃料电池示范中获得了应用,验证了其有效性。

航空动力领域氢能关键技术研究现状与趋势

航空业碳排放居高不下,随着其他产业去碳化加速,航空业碳排放占比将显著上升。氢能作为清洁能源,在航空领域具有巨大潜力,是实现航空业降碳目标的关键技术之一。本文综述了氢能在航空动力领域的应用现状,包括氢涡轮动力、氢燃料电池动力以及氢燃料航空内燃机等关键技术研究进展,分析了航空氢燃料存储技术(高温气态、低温液态、金属氢化物等)以及机场氢能基础设施建设等面临的挑战和解决方案,对氢气易燃易爆、易扩散、易造成氢脆等特性带来的安全隐患进行探究,并介绍了国际上在氢能安全方面的研究成果和经验。随着氢能技术的进步和全产业链成本的下降,氢能有望在航空业得到广泛应用,推动航空运输业实现低碳转型。

张家口氢能经济性分析

作为储能载体,氢能是构建可再生能源完整体系的重要组成。张家口具有丰富的风电资源,在发展氢能供应方面有着天然的优势。基于张家口氢能产业发展现状,研究了氢能制储运加各环节的经济性,发现制氢、储运氢及加氢在总成本中的占比分别为 62%、19% 和 19%。进一步地,探讨了未来可能的降本路径,尤其是降低可再生能源电价及突破关键设备技术等,为区域氢能发展提供参考。

电动汽车电动机故障诊断与维修技术研究

电动机作为电动汽车的核心动力系统,其工作状态直接影响着电动汽车的性能和安全,而受到电动机复杂结构以及各种内外在因素的影响,电动机在运行过程中不可避免的会出现各种各样的故障,那么可能会给故障诊断及维修人员带来诸多挑战。本文旨在从提升电动机维修质量的角度出发,确保电动机正常运行,针对电动汽车电动机常见的故障及其诊断进行了详细分析,在此基础上,根据故障产生的原因提出并总结出了针对性的解决措施,以期对相关人员提供一些有价值的参考和指导,进一步推动电动机技术的发展及广泛应用。

氢燃料电池汽车在低温环境下的常见问题及应对策略

氢燃料电池汽车(FCVs)作为一种具有潜力的清洁能源交通工具,因对环境友好和具备高能量效率特性备受瞩目,然而,其在低温环境下运行面临显著问题与挑战,这些问题不仅影响车辆性能,而且可能限制其在寒冷地区的推广应用。文章旨在探讨FCVs在低温环境下所面临的主要问题与挑战,通过对氢燃料电池工作原理的分析以及低温对材料性能的影响研究,揭示了低温环境下启动困难、氢气储存安全性降低、发动机寿命减少等一系列问题,并从材料、燃料电池技术、整车、运营层面提出了可能的解决策略。

轮胎异常磨损的机理研究及优化

轮胎异常磨损对汽车的操纵稳定性、行驶安全性不利,且会导致用车成本的明显增加,是长期未彻底解决的行业难题之一。本文研究了汽车轮胎磨损的机理,以及与异常磨损相关的车轮定位参数运动学特性、外倾角与前束的匹配机理及原则、转向系统阿克曼误差等。提出了轮胎异常磨损问题的系统性解决思路,并通过理论分析和仿真计算制定可行的技术方案。结合改进前后的实车对比验证,证明了研究结论对轮胎异常磨损的优化效果,可以有效减少轮胎磨损。

我国新能源风光发电制氢成本动态测算

新能源发电制氢技术不断成熟,制氢成本直接影响氢能产业商业化推广与应用。针对电解水制氢技术方案投入与运营成本变化,基于新能源产业风光发电成本视角构建了碱性(ALK)电解槽+风电、质子交换膜(PEM)电解槽+风电、碱性(ALK)电解槽+光伏发电、质子交换膜(PEM)电解槽+光伏发电4种电解水制氢组合方案的成本动态测算模型,并通过敏感性分析研究了相关因素对制氢成本的影响。结果表明:4组方案制氢成本在研究期内(2017—2020年)分别降低了13.95%、29.22%、19.55%和31.03%,2020年制氢成本分别为17.90、28.27、21.54和32.23元/kg,而能耗和发电成本是降低4种方案制氢成本最具潜力的影响因素。同时,对比分析了其他电源及传统化石能源制氢等不同制氢技术工艺的经济性,不同制氢情景下,制氢成本由低到高分别为煤制氢、工业副产氢、天然气制氢、煤制氢+碳捕获收集(CCS)、ALK风电制氢、甲醇制氢、ALK光伏制氢、ALK谷电制氢、PEM光伏制氢和PEM谷电制氢。

凝心聚力齐奋进 谱写未来新篇章——全国“两会”代表委员热议科技创新

2023年3月4日-13日,中国人民政治协商会议第十四届全国委员会第一次会议、第十四届全国人民代表大会第一次会议相继在北京召开。全国“两会”代表委员以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,围绕政府工作报告,积极建言献策,为全面建设社会主义现代化国家贡献智慧和力量。《科技智囊》编辑部根据权威媒体报道,编辑整理了全国“两会”代表委员关于科技创新的观点、建议,以飨读者。

车载燃料电池发动机交流阻抗测量系统设计及应用

为解决车载质子交换膜燃料电池发动机在-30℃低温冷储存及冷启动问题,提出了一种测量车载燃料电池发动机单片交流阻抗的测量系统,单片电流电压信号通过带通滤波电路处理后,进行快速傅里叶变换计算出单片阻抗;在采集阻抗时,通过另外一个控制核心采集单片电压,实现了单片电压及阻抗的同步双采集。在系统关机策略中,将单片阻抗作为关机判据,在其达到低温储存及冷启动的阈值点后,系统停止吹扫完成关机。系统能够在-30℃低温储存及冷启动,并最终在北京2022冬奥会实车批量应用。

客车制动跑偏问题的研究与优化

行驶稳定性是影响汽车的安全行驶的重要特性之一,本文针对某客车新车型在开发过程中出现的典型的制动跑偏现象,开展了问题成因的探究及排查分析,并提供了优化方法和技术解决方案,为类似车型的底盘设计开发、制动跑偏问题解决提供了技术参考。

寒区环境燃料电池公交车的示范运营

张家口地区开展了全球规模最大的极寒环境燃料电池公交车示范运营,经历了低温(接近 -25℃)、低湿、高海拔等复杂环境和工况。本文通过抽取样本信息,如车辆运营里程、加氢量、加氢次数和故障次数等,分析了燃料的经济性、耐久性和可靠性。分析了寒区环境燃料电池公交车示范运营在产品质量提升、产业链完善、运营模式验证等方面的推动作用,以期进一步为燃料电池汽车示范城市群建设提供借鉴。

三角波电压工况下PEMFC膜电极的耐久性研究

采用三角波电压(Triangular Wave Voltage,TWV)工况研究了质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)膜电极的耐久性,在TWV工况运行过程中,通过电化学活性面积(Electrochemical Surface Area,ECSA)、极化曲线、高频电阻、电化学交流阻抗(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)等原位电化学测试方法对PEMFC的性能进行了分析.结果表明,在TWV工况下运行30000次循环后,PEMFC膜电极的阴极催化剂ECSA衰减了约39%,阳极催化剂的ECSA基本保持不变;在1000mA/cm2电流密度下,PEMFC电压为0.66V,较初始值上升了14mV;同时,PEMFC的高频电阻较初始值降低了5mΩ·cm^2,但EIS结果变化不大.

面向冬奥示范的新一代燃料电池系统技术突破

燃料电池汽车是新能源汽车的重要技术路线。针对2022冬奥应用环境,开展了燃料电池发动机系统高密度集成、耐久性管理和低温冷启动技术研究,提升其性能及低温环境适应性。车辆在张家口进行了近3年示范运营,经历了-20℃以下的低温环境,通过抽取样本信息,分析了燃料经济性、耐久性和可靠性。示范运营积累的经验和改进措施为2022冬奥会“氢能出行”服务及燃料电池汽车示范城市群项目实施打下基础。

Ni含量对Y-Mg-Ni基合金储氢性能的影响

采用真空熔炼炉成功制备了标称成分为Y_(5)Mg_(95-x)Ni_(x)(x=5,10,15)的合金。合金与氢反应前后的微观结构及成分通过XRD衍射、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和能谱分析进行了表征。并在五次活化处理后,采用Sievert仪对实验合金的等温加氢、脱氢动力学进行了测试。结果表明,Ni的加入细化了晶粒,增加了合金与H_(2)接触的表面积,同时显著提高合金在低温下的吸氢与脱氢反应速率,元素取代后,合金表面氢解离率提高,Mg-H键减弱,活化能降低,明显改善了储氢动力学,但对合金的储氢热力学并没有太大的影响,对改善合金热力学性能还有待深入研究。

共享汽车智能调度专家系统的研究

随着共享汽车业务的发展,异地还车服务将成为共享汽车的标配服务。客服需求的不确定性决定了共享汽车的聚集效应。通过智能化的专家系统ES(Expert System)来实现共享汽车的均衡调度,对降低企业运营成本和提高企业运营效率有着非常重要的作用。迄今,在生产过程中的调度方法研究上已经取得了很多成果,其主要涉及数据建模和优化方法。基于实际运营数据和数据挖掘技术,阐述共享汽车智能调度专家系统的实现方法。

PEMFC膜电极的活化研究进展

质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)的性能很大程度上由膜电极决定.新组装的PEMFC需要对其膜电极组件(Membrane Electrode Assembly, MEA)进行适当的活化,才能达到稳定的性能.通过活化MEA可使质子交换膜充分润湿,并建立有效的质子、电子、气体及水的传输通道,从而提高PEMFC的放电性能和稳定性.本文综合分析了PMEFC的活化机理,并将活化类型分为三种:预活化型、放电活化型和恢复活化型.分别对三种活化类型的特点进行了阐述,并对PEMFC的活化工艺研究进行了展望.

质子交换膜燃料电池膜电极研究进展

膜电极(Membrane Electrode Assembly,MEA)作为质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)最核心的部件,为PEMFC提供了多相物质传递的微通道和电化学反应场所,直接决定了PEMFC的性能、寿命和成本.为了实现PEMFC大规模商业化发展,制备高功率密度、低Pt载量、长寿命、低成本的MEA尤为关键.MEA经历了从第一代到第二代的发展,目前已进入新一代有序化型的发展阶段,其性能、寿命得到大幅度提升,成本也不断下降.本文分析了三代类型MEA的优缺点,对开发高性能、长寿命和低成本MEA具有指导意义.

一种车载设备通信系统的设计与实现

汽车分时租赁给用车用户带来了很好的用车体验。在用户整个的用车过程中,只需要通过APP取车、还车、支付等操作就可以简单地完成一次用车的体验,过程快捷、方便。给客户带来方便的同时,大量的分时车辆却给运营公司的管理带来了很大挑战,运营系统必须能够快速响应APP的用户请求,并且与相应的车辆进行通信。如何去保证稳定和高效地与这些车载设备进行通信便成为了整个业务的焦点问题,对此提出并实现了一种高效的解决方案,能够很好地满足目前分时租赁企业需求。目前该系统在某分时租赁企业已经成功运行一年多时间没有出现过因通信问题而导致的系统故障。

时空变自适应反Q滤波

大地吸收效应是造成地震波能量衰减、分辨率降低的重要因素,反Q滤波能够对衰减能量进行有效恢复、提高资料分辨率.常规的反Q滤波采用增益函数,能自适应地减小高频能量的补偿系数,但并不能对资料的信噪比进行很好的自适应.针对该问题,在原有增益函数的基础上,设计了与资料局部信噪比有关的增益参数.该参数具有时空变特征,能较好地适应资料本身的特点.在高信噪比区域,取较大的增益参数,对高频成分进行相对充分的补偿;在低信噪比区域,取较小的增益参数,对高频成分进行相对有限的补偿.模型测试和资料处理表明,该方法对资料的适应性较好,且取得了较好的补偿效果.

PEMFC用石墨/树脂复合材料双极板的研究进展

综述质子交换膜燃料电池(PEMFC)用石墨/树脂复合材料双极板的物理、化学性能和制备方法的研究进展;指出目前复合材料双极板的制备方法主要为模压成形,但需要优化石墨、导电添加剂与树脂混合不均匀、制备时间较长以及脱模剂选择等问题。