流道结构对质子交换膜燃料电池的影响

为了研究流道结构对电池氢气氧气流动和对催化层上电池电流密度分布的影响,分析单排孔流道结构和单双排交错孔流道结构对电池的影响,通过使用COMSOL Multiphsics建立不同流道结构的电池三维模型并进行数值模拟,得到催化层上氢气分布和电流密度分布以及气体扩散层内侧流场分布。结果表明,提出的带孔结构提高了氢气和氧气的渗透,氢气流动方向和渗流方向的速度都得到了提高,加快内部物质的传递;另一方面,提高了电池的性能且反应层上的电流密度分布比原直流道更均匀,差值更小。     

质子交换膜燃料电池控制器硬件设计及应用

在分析质子交换膜燃料电池控制系统功能需求的基础上,基于MC9S12XEP100单片机完成了控制器的硬件设计,包括可配置多功能模拟信号采集、低边驱动、电机驱动、CAN通讯等功能。将开发的控制器用于实际燃料电池的运行控制,结果表明开发的控制器运行稳定,能够精确控制各参数,满足燃料电池运行控制的要求。     

PEMFC水淹的阳极气体压力降变化特征预警技术

通过观察阳极气体压力降对一个两片的质子交换膜燃料电池堆进行水淹预警的研究发现,其在水淹过程中阳极气体压力降具有两级台阶的变化特征。结合流道内水积聚过程的研究成果以及电压的变化特点,可以将水淹过程分为良好期、湿润期、过渡期和水淹期4个阶段。对比实验表明电流和温度对于两级台阶的相对幅度影响不大,气体压力和阳极过量系数对台阶相对幅度有较显著的影响。提高气体压力和增大阳极过量系数可以提高PEMFC抵抗水淹的能力,但增大阳极过量系数则会造成氢气浪费。调整电池堆工作温度是一种有效的水淹自愈手段,通过调整温度可以使PEMFC工作在微湿未淹的状态下。阳极脉冲排气或增大阳极气体过量系数则可作为PEMFC严重水淹时的辅助处理措施。     

燃料电池空气子系统模糊解耦控制仿真与试验

质子交换膜燃料电池空气子系统是一种非线性、强耦合系统,其空气流量与进气压力的控制具有较强的耦合性,影响了燃料电池系统的稳定运行。建立了燃料电池空气子系统的仿真模型,基于模糊控制理论设计了模糊解耦控制器,并对模糊解耦控制器的有效性进行了计算仿真与试验验证。仿真和试验结果表明,该方法易于实现且具有良好的解耦能力、较好的动态响应和较强的鲁棒性能。     

基于自适应预测控制的PEMFC动态特性研究

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是具有多参数影响的复杂系统,针对其时变、非线性及不确定性导致其输出动态特性难以控制的问题,设计了自适应预测控制器。该控制器以PEMFC系统的神经网络模型作为预测模型,充分利用神经网络对非线性系统的拟合能力,并在控制过程中实时对神经网络连接权值、阈值进行优化,实现自适应预测的滚动优化,保证了控制器对PEMFC控制的实时性;在控制过程中将输出电压分别反馈至自适应模型及预测控制前端,以提高系统的响应速度和控制精度。验证结果表明:基于自适应预测的控制方法具有较强的鲁棒性,学习能力强,控制精度高,并具有自适应能力,对质子交换膜燃料电池输出动态特性的稳定性具有较好的控制效果。     

质子交换膜燃料电池的建模、仿真及特性研究

以某款PEMFC为主要研究对象,通过分析活化过电压、欧姆过电压以及浓差过电压等多种数学描述,依据经验公式构造了PEMFC数学模型。在Simulink中搭建PEMFC稳态仿真模型,研究了工作温度、阳极氢气和阴极氧气的分压力、质子交换膜含水量各因素对PEMFC输出性能的影响。结果表明:仿真结果与典型燃料电池极化特性曲线基本相同,PEMFC模型具有良好的稳态性能,为其后续进一步优化提供参考。     

基于极化曲线半经验模型的传质特性研究

为了研究质子交换膜燃料电池的传质特性,提出了一种极化曲线半经验模型,通过实测值与拟合值的对比确定了模型中的参数c,并验证了模型的相关系数R^(2)为0.99958,最后应用模型拟合出极限电流密度用于研究质子交换膜燃料电池传质特性。     

燃料电池凸轮式氢气循环泵内流场仿真与气动特性研究

为降低燃料电池氢气循环泵运行产生的振动及噪声,基于凸轮式氢气循环泵基本理论,建立某循环泵内流场CFD仿真模型,通过仿真分析得出：随着转速增加循环泵的实际排气流量逐渐增大;理论排气流量与数值模拟结果误差低于4.4%,可以较准确地反应氢气循环泵内部气体脉动的规律;当转速在8 000 r/min时内泄漏量最小,容积效率最大,氢气循环泵的转速影响内泄漏量从而影响容积效率;压力脉动频率与转速负相关,压力脉动强度与转速正相关。因此,需选择合适的额定转速,避免因转速过高造成工作效率降低。     

小型PEMFC球车电堆衰退试验分析

主要研究运行3年的氢空质子交换膜燃料电池电堆衰退情况,通过安装在小型高尔夫球车上一个5kW燃料电池电堆进行试验分析,试验分道路试验和台架试验。试验结果表明,运行中氢空燃料电池电堆动力性能与其出厂时初始性能下降许多,最显著就是功率从5kW下降到2.5kW左右。其衰退原因众多,有质子膜的问题,电极的问题等,同时证明了必须合理保养与维护燃料电池,否则电堆容易失效,大大增加使用成本。     

生物质-燃料电池/燃气轮机发电系统特性研究

对生物质气化-固体氧化物燃料电池/燃气轮机发电系统的特性及不同运行参数对系统性能的影响进行了分析。生物质气化为以水蒸气为气化介质的基于UNIQUE概念的流化床气化、高温净化系统,建模中采用了化学动力学模型,并以萘作为焦油成分。基于所建立的系统模型,分析了生物质含水率和燃料利用率等参数对系统性能的影响。结果表明,与其他生物质应用技术相比该系统具有较高的能量转化效率,在200 kW规模,生物质含水率为20%时,电效率可以达到47%。生物质含水率增加会降低系统的输出功率,系统效率下降明显;SOFC燃料利用率提高时系统输出功率变化不明显,但系统效率会明显提高。     

膜秆混合物剪切特性试验

针对机收膜秆混合物因存在“打结”现象无法使用传统方法进行分离回收再利用及地膜棉秆剪切特性相差较大等问题,选用二次回归正交旋转组合试验设计方法探究膜秆混合物剪切特性,并利用万能材料试验机(INSTRON 8801)和单刀剪切刀具对膜秆混合物样品进行剪切试验。通过剪切试验研究棉秆主干部位、地膜包裹层数和加载速度对膜秆混合物剪切强度的影响,结果表明:棉秆主干部位和地膜包裹层数两因素对膜秆混合物剪切强度的影响较为显著;在交互作用中,只有棉秆主干部位与地膜包裹层数的交互作用影响较为显著;当取样部位为棉秆主干底部,地膜包裹层数为8层时,剪切强度达到最大值,为4.25MPa。由方差分析可知:本研究建立的回归模型可靠,具有统计意义,可为膜秆混合物剪切设备的研制提供理论依据。     

氢燃料电池热电联供系统的关键问题研究

基于氢燃料电池的热电联供系统作为一种高效环保的分布式能源利用方式,在国内尚属新鲜事物。针对分布式氢能热电联供系统研发中的关键问题进行系统的分析,阐述了建筑能耗现状、国内外政策及产业情况,针对国内环境进行用户需求分析,最后分述了制氢系统、燃料电池系统、整机功率等级的选型以及储水罐容积计算、二氧化碳回收系统的问题。分析结果为家用燃料电池热电联供仿真模型的搭建以及实际物理系统的试制提供了一定指导。     

两相厌氧膜生物系统产气特性研究

在实验室条件下,以淀粉配制废水为原水对两相厌氧膜生物系统（ ＭＢＳ系统） 产气特性及其规律进行了试验研究,讨论并解释了该系统在能源回收过程中的现象和影响因素     

新型指夹式膜上精量点播器结构参数的设计研究

介绍了指夹式膜上精量点播器的总体设计、结构组成、工作过程及主要参数的选择依据。该点播器将传统的鸭嘴式滚筒穴播器与弹性指夹式取种器进行了优化组合，经台架试验测定．基本能够满足棉花膜上精量点播的农艺要求。     

基于熔融碳酸盐燃料电池的沼气高效发电系统研究

文章构建基于熔融碳酸盐燃料电池(molten carbonate fuel cell,MCFC)的沼气高效发电系统,集成燃气轮机、蒸汽底循环进行常压和增压沼气-MCFC联合循环系统的模拟计算,分析系统设计工况下发电性能,研究沼气甲烷浓度和工作压力对系统性能的影响.结果表明:沼气-MCFC联合循环系统具有较高的效率,可达...     

基于气力脱膜与残膜物料特性相关的研究

针对农田残膜回收中存在脱膜效果不佳的问题,研究并设计了一种新型夹持式残膜回收机且采用气力脱膜。首先,通过运用空气动力学及试验的方法并结合残膜物料的特性相关特性,重点对气力脱膜时所需气流作用力大小进行了研究;然后,进行了田间试验验证。结果表明:当采用橡胶材料制作的夹持板,在气流作用力大小为1.35N时,能够很好地满足脱膜作业要求。本研究可为研制有关气力脱膜的残膜回收机提供参考。     

不同膜孔直径的浑水膜孔灌自由入渗特性研究

根据室内浑水膜孔灌自由入渗试验资料,对比分析了浑水与清水膜孔灌自由入渗的区别,研究了不同膜孔直径的浑水膜孔灌自由入渗特性及浑水膜孔灌自由入渗与浑水垂直一维入渗之间的关系;建立了浑水膜孔灌自由入渗参数、湿润锋运移参数与不同膜孔直径的关系;提出了不同膜孔直径的浑水膜孔灌自由入渗单位膜孔面积累积入渗量模型、稳定入渗率模型、单位膜孔面积侧渗量模型和湿润锋运移模型。结果表明,浑水膜孔灌自由入渗随着膜孔直径的增大,单点膜孔累积入渗量逐渐增大,单位膜孔面积累积入渗量和单位膜孔面积侧渗量逐渐减小;不同膜孔直径的浑水膜孔灌自由入渗单位膜孔面积累积入渗量的入渗系数K和入渗指数α都随着膜孔直径的增大而减小,单位膜孔面积侧渗量的入渗系数Kc随着膜孔直径的增大而减小,侧渗量入渗指数αc随着膜孔直径的增大而增大;在相同入渗时间内,随着膜孔直径的增大,垂直和水平湿润锋运移距离都逐渐增加。     

天水市残膜捡拾机适用性试验研究

介绍了天水市残膜捡拾机适应性试验情况,包括试验内容、试验准备和试验数据。通过试验分析,得出结论,总结了取得的基本经验。     

膜孔灌玉米农田土壤温度动态变化特性研究

为研究膜孔灌玉米农田整个生育期土壤温度时空变化,测定了膜孔灌和畦灌的玉米整个生育期的不同土层深度的土壤温度。研究表明:相同深度,14:00时膜孔灌和畦灌的土壤温度在各生育期相差最大,18:00时其次,8:00时最小;8:00时膜孔灌和畦灌的土壤温度在抽穗期后逐渐降低,而14:00时和18:00时在拔节期后逐渐降低;在整个生育期,14:00时膜孔灌和畦灌土壤温度在生育前期随土层深度变化较大,生育后期变化不大;在生育前期,膜孔灌的土壤温度大于畦灌的土壤温度,且随着生育时期的延长,膜孔灌和畦灌的土壤温度相差逐渐减小。以上研究可以为膜孔灌水热调控提供依据。