重型商用车燃料电池堆耐久性能与衰减机理研究

基于C-WTVC改进工况对某60 kW重型商用车燃料电池堆进行动态车载工况下耐久性循环测试。对1036 h耐久后的电堆进行了拆解分析。通过表征测试发现,阳极电化学活性面积最大下降16%,阴极电化学活性面积最大下降40%,且阴极催化层的厚度变薄,颗粒出现不同程度的长大。结果表明,在车载动态工况下,由于阴极铂颗粒的长大,加速了Pt颗粒的团聚以及流失,从而导致电堆性能衰减,影响电堆的使用寿命。

质子交换膜电解水制氢技术发展现状及展望

电解水制氢技术已成为绿氢制取的重要方法,其中最具发展潜力的是质子交换膜(PEM)电解水制氢技术。其结构紧凑,占地面积小,电解效率高,能在高压条件下获得高纯度氢气,更为重要的是,质子交换膜电解槽与间歇性的风光可再生波动电源具有良好的适配性,因而成为行业关注的焦点。目前PEM电解水制氢已进入发展的快车道,国外PEM制氢技术市场应用占比超过50%,国内多项PEM制氢项目已开工投产。近年来我国在材料、组件、系统集成方面均取得了实质性进展,但在关键性技术、效率寿命提升、经济性方面与国际先进水平仍存在一定差距。能耗较高、寿命不足、成本居高不下仍是大规模商业化应用的主要制约因素。大规模、大功率、高压差是PEM制氢系统未来发展的方向,需要结合实际工况,在衰减机制、基础技术、创新性材料开发和低成本组件方面取得突破。提升电流密度,提升不同输入特性下PEM电解槽的寿命,减少贵金属用量、加快非贵金属替代技术研究以进一步降低成本。

AB_(5)型固态储氢合金系统吸氢过程模拟研究

以LaNi_(5)为固态储氢合金材料,将储氢合金最大吸氢量固定在1.97g,建立配置翅片式及螺旋式换热器的两种固态储氢三维数学模型,模拟其吸氢过程中合金温度和质量储氢密度的变化情况,研究不同换热器结构和冷却水流速下固态储氢反应器的传热性能及其吸氢性能差异。结果表明:冷却水沿换热器流道吸热逐渐升温,对流经区域合金吸氢速率的增幅作用逐渐减弱。反应器内部配置换热器可加速合金冷却、提高吸氢效率,且反应器内温度、密度云图均出现分层现象,即入口侧温度低、储氢密度高,出口侧温度高、储氢密度低。当冷却水流速较慢时,冷却水沿流道吸热充分,影响反应器吸氢速率的主要因素为换热面积,换热面积越大,系统散热性能越好,因此翅片反应器吸氢速率更快;当冷却水流速较快时,会出现部分冷却水来不及充分吸收热量就从出口流出的情况,影响反应器吸氢速率的主要因素转变为换热器流道长度,流道越长,系统散热性能越好,因此螺旋反应器的吸氢速率更高。

基于HyperMesh车载储氢系统结构优化与随机振动分析

近年来,燃料电池汽车的零排放逐渐受到人们的关注,氢系统作为燃料电池汽车的重要组成部分,其结构强度尤为重要。对某冷藏车用车载储氢系统结构进行有限元分析,由模态分析得到储氢系统框架的固有频率,通过冲击分析、随机振动分析得到储氢系统框架的薄弱位置,针对薄弱位置进行局部结构优化;优化前后的仿真结果对比表明,冲击分析最大应力由515.2 MPa降为289.1 MPa,随机振动分析最大应力由1 380.6 MPa降为294.3 MPa,优化后的车载储氢系统框架可靠性得到明显提升,研究结果对商用车车载储氢系统设计具有一定指导意义。

一种可压缩空化相变算法的理论研究和验证

可压缩性被认为对空化流动具有重要影响,但现阶段空化研究中鲜有考虑可压缩性。为明确可压缩性的作用,根据正压流体假设,通过开源CFD软件OpenFoam~?框架,编译了一种可压缩空化相变求解器,重点说明了该求解器的算法,包括控制方程推导、数值处理方法及离散格式和求解策略的选择,并以文丘里管内空化流动为对象,与不考虑可压缩性空化相变求解器的计算结果作对比。结果表明:该求解器能够较为准确预测空化流动,清晰给出空腔周期性演化过程;考虑压缩性后,空腔溃灭所产生高压会以压力波形式传播、反弹和叠加,产生高频压力脉动,抑制空腔发展并加速空腔脱落,引起速度场严重失稳,导致出口流量发生高频脉动。