质子交换膜燃料电池电堆阳极饥饿反极的研究

目前,质子交换膜燃料电池(PEMFC)反极研究主要通过单电池完成,反极过程没有考虑相邻电池的影响,与电堆实际情况并不完全相同.本文通过控制加湿度和过量系数等测试条件分析了5片PEMFC电堆阳极在水淹和缺气情况下的饥饿反极情况.结果表明,在电堆阳极水淹情况下,反极单电池电压表现为缓慢下降到电解水平台然后迅速恢复的循环过程,性能恢复归因于水淹单电池阳极进出口压差上升使其液态水排出而氢气重新进入;在电堆阳极缺气情况下,反极单电池电压表现为迅速降低到碳腐蚀平台然后迅速恢复的循环过程,这是由于缺气单电池的阳极进出口压差下降使电堆内氢气重新分配.缺气反极电池电压会降低到碳腐蚀平台,因此会对电池性能造成不可逆的损害.

燃料电池催化剂碳载体预处理的研究进展

碳载体的预处理对质子交换膜燃料电池催化剂的活性及耐久性有着至关重要的作用,本文介绍了燃料电池工作过程中碳载体的腐蚀机制,以及碳载体石墨化处理、酸处理、过氧化氢氧化、多元醇氧化等几种常见的预处理方式,指出了不同的预处理方式对碳载体抗的腐蚀能力、表面官能团性质、比表面积、催化剂活性及负载能力等物理化学性质的影响机制。结果表明,石墨化处理使得碳载体的有序结构增加,能够大大提高其在高电位下的抗腐蚀能力,但同时导致碳载体对催化剂的负载能力有所下降;而酸处理、氧化处理等方式可以有效提高碳载体对催化剂的负载能力,并通过协同效应提高催化剂的活性,缺点是碳载体的抗腐蚀能力稍弱。

基于模型的船用燃料电池空气系统流量控制研究

本文从分析空压机MAP特性和节气门流量特性入手,研究了船用燃料电池发电模块空气系统建模机理,介绍了空压机MAP图数据处理方法、MAP数据拟合公式、等效节气门系数计算,并建立了空压机和节气门MATLAB/SIMULINK模型。模型搭建完毕后,用RMZA-70K船用燃料电池发电模块台架试验数据对空气系统模型进行修正和调校,最终使得仿真误差精度满足空气系统控制策略研究。从空气系统模型仿真数据中辨识提取流量传递函数,验证传递函数的精确度后,在上述船用燃料电池空气系统开环模型的基础上引入PID控制器,仿真了三组PI参数下空气流量的响应特性,完成PID控制器的参数整定,初步验证了流量控制策略的可行性,为燃料电池流量控制系统台架调试提供依据。

PEMFC金属双极板金涂层原电池腐蚀机理研究

为了追求低接触电阻和高耐腐蚀性能,金涂层虽然成本高昂但是仍然在金属双极板涂层中得到广泛应用。通过镀金涂层金属双极板在3000 h电堆实际测试分析了金涂层的电化学腐蚀情况,同时采用电化学加速测试分析了其原电池腐蚀机理。研究结果表明,金属双极板金层在寿命测试过程中首先因为点蚀而出现轻微缺陷,钛层裸露到质子交换膜燃料电池(PEMFC)的酸性环境中而与金层形成原电池腐蚀。本研究将有助于提出缓解金涂层腐蚀失效的方案,为镀金涂层金属双极板在PEMFC上的应用提供理论指导。

国外潜艇燃料电池AIP技术发展现状及趋势

分析了燃料电池在常规潜艇领域的应用优势,简述了德、韩、法、俄、印、西等国潜艇燃料电池AIP技术的发展历程和技术现状。分析结果表明,世界主要军事强国均在潜艇燃料电池AIP技术方面投入了大量研发经费,212A、214、218SG、S80等多型燃料电池AIP潜艇已陆续服役或下水,燃料电池AIP技术已经成为常规潜艇动力系统的主要发展方向。为了进一步提升常规潜艇隐蔽性和续航力,燃料电池AIP技术呈现出三个方面的发展趋势,一是燃料电池电堆模块向高电流密度和功率密度方向发展,二是氢源技术由合金储氢向现场制氢方向发展,三是燃料电池系统向高功率等级、高储能量方向发展。

燃料电池用气体扩散层厚度影响研究

气体扩散层(GDL)是燃料电池膜电极组件中的核心材料之一,在燃料电池中起到支撑催化层、收集电流、传导气体、排出反应产物水等重要作用。影响GDL材料性能发挥的因素很多,厚度、石墨化程度、孔径大小与孔径分布、亲疏水性等参数都会直接影响GDL的水气传输和导电导热性能。本文主要针对GDL厚度这一较为宏观的结构参数,分析其对电池性能影响的内在机制,并综述了国内外研究现状。

氢燃料电池发电装置海上应用可行性分析

本文从氢燃料电池发电装置海上应用的角度,论述了其在孤岛微电网、船用电源等场景下的国内外技术对比、市场前景、关键技术难点及解决思路分析,对我国氢燃料电池发电装置海上应用可行性具有一定参考价值。

几种储氢技术在氢燃料电池船舶应用的对比分析

本文以氢燃料动力船舶用储制氢装置为研究对象,针对有机液体储氢、甲醇重整制氢、金属水解制氢和合金储氢四种具有发展潜力的储制氢技术,介绍其储制氢基本原理,归纳技术特点,并开展对比分析,最后针对船舶应用提出适用性建议,为船用燃料电池领域储氢技术提供参考。

密闭环境燃料电池系统研究进展

本文总结分析了近年来国外水下无人潜航器(UUV)动力系统的类别与发展趋势和未来UUV用动力源的需求,探讨了固体氧化物燃料电池(SOFC)在UUV领域应用的可能性,并与锂离子电池和质子交换膜燃料电池(PEM)进行对比,分析其各自的优缺点。最后结合UUV的实际使用环境和运行工况,提出了一种UUV用SOFC动力系统的总体设计。

基于复合石墨双极板的亲疏水特性研究

为了更好的管理燃料电池内部的水平衡,对复合石墨双极板的亲疏水特性进行研究。首先,对双极板进行表面处理,改变双极板表面的接触角;其次测量了双极板与碳纸间的接触电阻,最后装配了燃料电池堆并测量不同亲疏水特性双极板的电性能。实验结果表明,通过亲水处理减小复合石墨双极板表面的接触角有利于增强燃料电池堆性能,提升电池的排水能力。

不同工况下的燃料电池模块噪声分析

对燃料电池模块进行了不同工况下的噪声测试。根据燃料电池模块机械结构布置,分析了燃料电池模块的噪声特性,并结合燃料电池模块不同工况下的负载输出、电机转速进行分析。分别对空气辅助、氢气辅助系统及水循环管理系统在模拟工况下单独运行的噪声进行了测试,结果表明空压机转速对模块噪声测试结果影响较大。优化燃料电池模块系统控制,降低空压机转速将有助于改善模块外部声学环境。

PEMFC阳极抗H2S性能研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)采用重整气为燃料时,阳极气体杂质是影响其性能的主要原因。目前燃料电池阳极杂质对膜电极性能影响主要集中在对CO的研究上,而杂质中H_(2)S对膜电极影响的报道较少,但事实上H_(2)S对电池性能的影响比CO的影响更严重。本文综述了质子交换膜燃料电池(PEMFC)的H_(2)S中毒机理,从增设过滤器、纯净氢气法、电化学恢复、抗硫中毒催化剂四个方面详细介绍了目前抗H_(2)S研究的发展现状。

PEMFC阳极抗H_(2)S性能研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)采用重整气为燃料时,阳极气体杂质是影响其性能的主要原因。目前燃料电池阳极杂质对膜电极性能影响主要集中在对CO的研究上,而杂质中H_(2)S对膜电极影响的报道较少,但事实上H_(2)S对电池性能的影响比CO的影响更严重。本文综述了质子交换膜燃料电池(PEMFC)的H_(2)S中毒机理,从增设过滤器、纯净氢气法、电化学恢复、抗硫中毒催化剂四个方面详细介绍了目前抗H_(2)S研究的发展现状。