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基于FOMIUKF的锂离子电池SOC估计
1
作者 唐俊 张心静 +1 位作者 王喆 徐立浩 《车用发动机》 北大核心 2026年第1期81-87,共7页
随着电动汽车的快速发展,动力电池荷电状态(SOC)的精确估计对整车能量管理、续驶里程预测及防止过充/过放至关重要。为了提高锂电池SOC估计精度,构建了一种基于分数阶理论的等效电路模型,并采用自适应遗忘因子递推最小二乘算法(adaptive... 随着电动汽车的快速发展,动力电池荷电状态(SOC)的精确估计对整车能量管理、续驶里程预测及防止过充/过放至关重要。为了提高锂电池SOC估计精度,构建了一种基于分数阶理论的等效电路模型,并采用自适应遗忘因子递推最小二乘算法(adaptive forgetting factor recursive least square,AFFRLS)对模型参数进行辨识。针对传统无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)在动态工况下因单新息框架导致数据利用率低与抗扰性不足的问题,提出结合分数阶模型长记忆特性需求的多新息无迹卡尔曼滤波算法(fractional order multiple-information unscented Kalman filter,FOMIUKF)。通过MATLAB搭建仿真模型,并与扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)算法和无迹卡尔曼滤波算法进行比较,结果表明,基于FOMIUKF算法的SOC估计平均误差为0.78%,其精度比EKF算法提高了0.42%,比UKF算法提高了0.25%。 展开更多
关键词 锂离子电池 荷电状态 估计 分数阶理论 多新息理论 无迹卡尔曼滤波
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适用于多种气体燃料的通用充装模拟器开发研究
2
作者 王雪峰 林传颂 +1 位作者 徐明伟 张建伟 《中国设备工程》 2026年第2期119-121,共3页
使用气体及其他低闪点燃料的船舶越来越多地被建造或改装以更好地适应现行法规的排放要求,同时可以减少船舶燃料费用等。开展气体及其他低闪点燃料的船舶海员培训是公约法规的要求,也是船舶安全营运的现实需求,同时对于教学、培训以及... 使用气体及其他低闪点燃料的船舶越来越多地被建造或改装以更好地适应现行法规的排放要求,同时可以减少船舶燃料费用等。开展气体及其他低闪点燃料的船舶海员培训是公约法规的要求,也是船舶安全营运的现实需求,同时对于教学、培训以及科普等工作具有积极意义。现有气体充装模拟器以使用LNG作为燃料的较多,但是随着使用氢、氨等的船舶逐渐增多,以及公约法规的修正等,开发适用于多种气体的通用充装模拟器非常必要。该模拟器应兼顾法规、海员特殊培训要求、燃料特性以及设备经济性等。 展开更多
关键词 气体燃料 模拟器 培训 IGF STCW
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非溶剂致相分离法制备聚对苯二甲酰对苯二胺隔膜及其性能研究
3
作者 徐辉 王芳 +3 位作者 杨胜林 金俊弘 李光 张晶晶 《东华大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期72-78,共7页
隔膜失效是锂离子电池面临的关键问题之一。传统聚烯烃隔膜存在热稳定性差、电解液兼容性不足及孔结构不均匀等缺陷,易导致电池性能与安全性下降。本研究提出采用兼具耐热性与电解液亲和性的聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)制备新型隔膜。... 隔膜失效是锂离子电池面临的关键问题之一。传统聚烯烃隔膜存在热稳定性差、电解液兼容性不足及孔结构不均匀等缺陷,易导致电池性能与安全性下降。本研究提出采用兼具耐热性与电解液亲和性的聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)制备新型隔膜。通过将PPTA溶解于硫酸(H_(2)SO_(4))形成PPTA-H_(2)SO_(4)溶液,采用非溶剂致相分离法(NIPS)成功制备了多孔PPTA薄膜。系统研究了以硫酸为溶剂、去离子水为非溶剂的凝固浴工艺参数对薄膜微观结构、物理特性和电化学性能的影响机制。试验结果表明,当凝固浴采用浓度梯度法时,所得PPTA多孔膜呈现最优综合性能。将其应用于镍钴锰三元(NCM523)及磷酸铁锂(LiFePO_(4))正极、锂金属负极纽扣电池时,均表现出优异的循环稳定性和倍率特性。 展开更多
关键词 聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA) 隔膜 相分离 梯度凝固浴 锂电池
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管式ScSZ电解质支撑固体氧化物燃料电池的电化学性能研究及其串联验证
4
作者 简俊辉 林泽宇 +7 位作者 郑家辉 鲁圣国 陶涛 姚英邦 赵小波 吕建兵 冯力 梁波 《储能科学与技术》 北大核心 2026年第2期398-406,共9页
为解决基于传统的钇稳定氧化锆(YSZ)电解质的阳极支撑管式固体氧化物燃料电池(SOFC)中因高工作温度的需求所带来的热机械应力问题,本研究制备了一种基于钪稳定氧化锆(ScSZ)电解质支撑的管式固体氧化物燃料电池(SOFC)。采用冷等静压与无... 为解决基于传统的钇稳定氧化锆(YSZ)电解质的阳极支撑管式固体氧化物燃料电池(SOFC)中因高工作温度的需求所带来的热机械应力问题,本研究制备了一种基于钪稳定氧化锆(ScSZ)电解质支撑的管式固体氧化物燃料电池(SOFC)。采用冷等静压与无芯磨技术制备高致密ScSZ电解质管,其厚度约为220μm。并涂覆Ag-ScSZ浆料并烧结充当对称电极以提升界面兼容性与电化学性能,成功制备得到Ag-ScSZ|ScSZ|Ag-ScSZ单电池。使用X射线衍射仪(XRD)对ScSZ电解质和Ag-ScSZ电极进行相分析,ScSZ电解质维持萤石立方结构,且Ag-ScSZ没有产生副相,为ScSZ电解质支撑管式SOFC的高性能提供物相基础。使用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对单电池截面进行结构分析和元素分析,观察到致密的ScSZ电解质以及分布结构良好的Ag-ScSZ电极,为ScSZ电解质支撑管式SOFC提供优秀的离子传导路径和结构合理的反应区域。电化学性能方面,ScSZ电解质支撑的对称电池显著优于传统YSZ的电解质支撑对称电池。850℃下的ScSZ电解质支撑SOFC相较于YSZ电解质支撑的SOFC,功率密度提升约98%;欧姆电阻降低17%,极化电阻降低了93%。同时单管ScSZ电解质支撑的SOFC在900℃下能够达到约244 mW/cm^(2)的功率密度。且ScSZ电解质支撑的单电池在0.7 V的电压下进行35小时恒压放电,能够稳定输出约300 mA/cm^(2)的电流密度,无明显性能衰弱。此外,为提升电压和功率,使用螺旋取电方式将两根管式ScSZ电解质支撑单电池进行串联,构建了最基础的双管串联电堆,实现了约2倍的电压提升和1.9倍的功率增强,验证了该结构在电堆集成中的应用潜力。本研究为管式电解质支撑SOFC领域后续的发展提供了实验依据。 展开更多
关键词 钪稳定的氧化锆 电解质支撑 固体氧化物燃料电池 串联
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基于电压低频特性的质子交换膜燃料电池性能退化预测
5
作者 李永佳 徐腊梅 +3 位作者 朱文超 杨扬 韦鹏 谢长君 《中国电机工程学报》 北大核心 2026年第3期1086-1097,I0017,共13页
为了解决质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)性能退化预测问题,尤其是针对电堆电压的非线性衰退提高预测精度,并克服传统神经网络在捕捉长期依赖性方面的局限性,该文提出一种基于贝叶斯优化算法(Bayesian op... 为了解决质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)性能退化预测问题,尤其是针对电堆电压的非线性衰退提高预测精度,并克服传统神经网络在捕捉长期依赖性方面的局限性,该文提出一种基于贝叶斯优化算法(Bayesian optimization,BO)优化TimesNet的预测方法。该方法利用频域分析提取电压信号中的低频域特征,并将其重塑为二维张量,进而实现对电堆电压退化趋势的高精度预测。此外,贝叶斯优化能够自动调优TimesNet超参数,增强模型在长期依赖性建模中的能力。实验结果表明,在燃料电池动态循环工况下,所提方法的预测误差降低72.33%~80.71%。该方法在不同工况下展现出极强的鲁棒性和适应性,证明其良好的通用性和有效性。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 贝叶斯优化 TimesNet 频域特征 性能退化预测
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燃料电池系统多尺度综合建模及能效协同优化研究
6
作者 许有伟 张帆 裴毅强 《汽车工程》 北大核心 2026年第1期137-145,155,共10页
燃料电池系统是涉及多物理场耦合的复杂能源转换系统,其净输出功率和系统效率的协同优化对性能提升和能耗降低至关重要。本文采用多变量联合虚拟标定技术构建高精度零部件模型,集成开发160 kW燃料电池系统多尺度综合模型,模拟并验证了... 燃料电池系统是涉及多物理场耦合的复杂能源转换系统,其净输出功率和系统效率的协同优化对性能提升和能耗降低至关重要。本文采用多变量联合虚拟标定技术构建高精度零部件模型,集成开发160 kW燃料电池系统多尺度综合模型,模拟并验证了动态工况下的电压、气体供应压力与流量、热管理温度等关键参数,模型综合精度可达97.86%。进一步地,采用基于遗传算法的协同优化策略,以系统效率最大化为目标,结合关键操作参数的约束匹配,对130、140、150和160 kW 4个典型净输出功率点进行优化计算。结果表明,在上述输出功率下,系统效率分别为43.1%、41.9%、38.4%和36.8%,并获得了各零部件的具体操作参数,实现了净输出功率与系统效率的能效协同优化,为燃料电池系统的设计开发与运行优化提供理论指导和工程参考。 展开更多
关键词 燃料电池系统 多变量联合虚拟标定 多尺度综合模型 遗传算法 能效协同优化
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运行温度对直接氨燃料电池传质影响的实验研究
7
作者 赖彦辰 王博文 +2 位作者 查森 杜青 焦魁 《工程热物理学报》 北大核心 2026年第1期277-283,共7页
直接氨燃料电池(Direct Ammonia Fuel Cell, DAFC)技术有望从燃料储运的角度解决燃料电池商业化瓶颈,实现良好水热管理是目前DAFC研究的重要课题。基于此,本研究通过极化测试、电化学阻抗测试与拟合的方法探究了温度工况对DAFC传质特性... 直接氨燃料电池(Direct Ammonia Fuel Cell, DAFC)技术有望从燃料储运的角度解决燃料电池商业化瓶颈,实现良好水热管理是目前DAFC研究的重要课题。基于此,本研究通过极化测试、电化学阻抗测试与拟合的方法探究了温度工况对DAFC传质特性的影响。研究发现,DAFC输出性能随着温度升高有极大提升,其峰值功率密度在90℃的环境温度下达到28.02 m W·cm^(-2),为70℃时的3.11倍。极化损失上,DAFC各项阻抗都在高温时得到改善,总阻抗从75℃的3.08Ω·cm^(2)降低为90℃的2.42Ω·cm^(2),其中传质阻抗降低0.582Ω·cm^(2),变化最为显著。但对阳极扩散电极内的传质过程而言,相同的温度变化反而会增加约0.4Ω·cm^(2)的传质阻抗,这表明DAFC在高温时两相流动更加复杂。本研究成果能够在一定程度上弥补DAFC水热管理研究的空白,并为后续研究奠定基础。 展开更多
关键词 直接氨燃料电池 运行温度 电化学阻抗谱 等效电路 传质阻抗
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基于IVYA-GRU的燃料电池汽车的电池寿命预测
8
作者 朱楠 王靖岳 +1 位作者 何宇亭 丁建明 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2026年第2期28-34,共7页
为了解决燃料电池汽车的燃料电池在运行过程中剩余使用寿命预测的可视化和精确性问题,提出了一种常春藤优化算法(Ivy algorithm, IVYA)结合门控循环单元(gated recurrent unit, GRU)神经网络的预测模型,对车用燃料电池的剩余使用寿命进... 为了解决燃料电池汽车的燃料电池在运行过程中剩余使用寿命预测的可视化和精确性问题,提出了一种常春藤优化算法(Ivy algorithm, IVYA)结合门控循环单元(gated recurrent unit, GRU)神经网络的预测模型,对车用燃料电池的剩余使用寿命进行预测。首先,对使用的静态工况下的老化实验数据集进行数据预处理,分别是间隔采样和数据平滑,然后采用IVYA获得GRU的最优超参数组,再利用GRU准确预测燃料电池电压。将提出的方法与长短时记忆网络、GRU和北方苍鹰优化算法优化门控循环单元相比较,在该方法的预测下,均方根误差、平均绝对误差、预测寿命的相对误差和决定系数分别为0.000 535 55 V、0.000 420 6 V、0.035 9%和0.998 7,所提方法在相同条件下具有最高的老化预测和RUL估计精度。 展开更多
关键词 燃料汽车 氢燃料电池 常春藤优化算法 门控循环单元 数据驱动
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二氧化硅纳米纤维素PAM基混合凝胶对柔性锌空气电池性能的影响
9
作者 刘志强 马景灵 +2 位作者 韦威风 姚一帆 汪厚宇 《化工新型材料》 北大核心 2026年第1期234-240,共7页
采用自由基聚合法制备了聚丙烯酰胺(PAM)、PAM-纤维素纳米纤维(PAM-CNF)、PAM-CNF-SiO_(2)凝胶,作为柔性锌空气电池的电解质。探究SiO_(2)和CNF添加对PAM基凝胶电解质表面形貌、吸液率、保水率以及离子电导率等性能的影响;并进一步将其... 采用自由基聚合法制备了聚丙烯酰胺(PAM)、PAM-纤维素纳米纤维(PAM-CNF)、PAM-CNF-SiO_(2)凝胶,作为柔性锌空气电池的电解质。探究SiO_(2)和CNF添加对PAM基凝胶电解质表面形貌、吸液率、保水率以及离子电导率等性能的影响;并进一步将其组装成锌空气电池,分别对其进行功率密度、放电倍率、恒流放电、充放电循环等电化学性能测试。结果表明:与PAM和PAM-CNF凝胶电解质相比,PAM-CNF-SiO_(2)凝胶具备较高的吸液率(669%)、保水率(73%)和离子电导率(367mS/cm),组装成锌空气电池后功率密度为24.28mW/cm^(2)、充放电循环时长可达61.35h、充放电循环效率为56.7%。在此基础上,通过在碱性电解液中引入KI获得的PAM-CNF-SiO_(2)-KI电池具备更低的充电电压(1.83V)、更高的循环效率(62.8%)、更高的功率密度(28.47mW/cm^(2))以及更久的充放电循环时长(69.14h)。使用SiO_(2)和KI作为PAM和CNF的增强剂,提供了一种制备高保水性凝胶电解质的通用方法,扩展了锌空气电池在可穿戴电子器件中的应用潜力。 展开更多
关键词 二氧化硅 纤维素纳米纤维 锌空气电池 聚丙烯酰胺 凝胶电解质
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质子交换膜燃料电池微孔层径向高传质结构研究
10
作者 李超磊 马震翔 +4 位作者 罗龙洋 于鸿昊 谭金婷 李赏 潘牧 《材料导报》 北大核心 2026年第1期13-17,共5页
微孔层(MPL)是质子交换膜燃料电池(PEMFC)中质量传递的核心枢纽,提高MPL的水气管理能力对增大电池的极限电流密度、提高电池最大功率密度具有重要意义。本工作采用动态冰模板法制备了具有径向孔道的MPL,增强了电池的水气管理能力。同时... 微孔层(MPL)是质子交换膜燃料电池(PEMFC)中质量传递的核心枢纽,提高MPL的水气管理能力对增大电池的极限电流密度、提高电池最大功率密度具有重要意义。本工作采用动态冰模板法制备了具有径向孔道的MPL,增强了电池的水气管理能力。同时通过调整乙醇浴温度改变孔径,结合物理表征和电化学测试对电池性能进行详细的分析。结果表明,孔径随过冷度的增加而减小,-20-Cell的孔径最大,为60μm,与传统微孔层相比传质阻抗减小约54%,电池的功率密度可达1.89 W/cm^(2)@3600 mA/cm^(2)。本工作揭示了开发具有径向孔道的MPL对增强燃料电池在高电流密度下的水气管理能力、提高电池性能的重要意义。 展开更多
关键词 PEMFC MPL 通道/肋效应 水气管理 径向孔道
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第一性原理研究缺陷石墨烯负载Sm单原子催化剂对Li_(2)O_(2)分子氧化反应的催化机理
11
作者 肖羽 柯强 雷雪玲 《物理学报》 北大核心 2026年第1期210-219,共10页
锂-氧电池虽有超高的理论能量密度,但实际应用仍面临氧化反应动力学缓慢、充电过电位高等严峻问题.大多数应用于锂-氧电池的单原子催化剂主要是基于过渡金属不饱和配位的d轨道,而稀土元素Sm有丰富的4f轨道电子.最近研究表明Sm单原子催... 锂-氧电池虽有超高的理论能量密度,但实际应用仍面临氧化反应动力学缓慢、充电过电位高等严峻问题.大多数应用于锂-氧电池的单原子催化剂主要是基于过渡金属不饱和配位的d轨道,而稀土元素Sm有丰富的4f轨道电子.最近研究表明Sm单原子催化剂在锂-硫电池中能提升多硫化物的转化,并在全电池实验中实现超稳定的循环性能.因此,本研究设计并优化了17种Sm单原子催化剂SmN_(x)C_(y)(x+y=4,6),通过稳定性和催化活性筛选出SmN_(3)C_(3)-1催化剂应用于锂-氧电池.通过研究对Li_(2)O_(2)分子的催化氧化,发现Li_(2)O_(2)分子氧化的速率决定步为第2步,充电过电位为0.52V.机理分析表明SmN_(3)C_(3)-1催化剂的d-f-p轨道杂化消除了对Sm原子4f轨道的屏蔽,促进了界面电荷转移,从而增强了对Li_(2)O_(2)分子的催化氧化.本工作为稀土单原子催化剂在锂-氧电池中的应用提供了新视角. 展开更多
关键词 锂-氧电池 氧化反应 Sm单原子催化剂 第一性原理计算
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耦合太阳能与可逆固体氧化物燃料电池的低碳能源系统构建与综合性能分析
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作者 魏国盟 陈伟文 +1 位作者 屈治国 张剑飞 《西北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期68-82,共15页
可逆固体氧化物燃料电池具有燃料电池和电解池两种运行模式,其电解模式可进行H_(2)O-CO_(2)共电解,是一种新型碳转化技术手段。然而其在分布式能源系统中的应用研究尚不充分,主动减碳的潜力也有待发掘。提出了一种耦合太阳能的可逆固体... 可逆固体氧化物燃料电池具有燃料电池和电解池两种运行模式,其电解模式可进行H_(2)O-CO_(2)共电解,是一种新型碳转化技术手段。然而其在分布式能源系统中的应用研究尚不充分,主动减碳的潜力也有待发掘。提出了一种耦合太阳能的可逆固体氧化物燃料电池综合能源系统,建立了包含冷热电联供和主动碳减排的系统仿真模型,研究了不同季节系统运行特性和燃料利用率、气源以及价格变动下的技术经济性,并提出一种考虑能量效率、环境效益、经济性和可持续性的综合评价指标。以2000 m^(2)的办公建筑供能为例分析,在夏季太阳辐射充足时,最大日均主动碳减排量可达53 kg。此外,参数化研究表明燃料利用率、甲烷比例与能量效率和火用效率呈正相关,系统经济性能对电价最为敏感。本研究提出的主动碳减排能源系统区别于被动减排系统,实现了碳排放主动就地消纳,可与传统能源系统灵活耦合,以满足其低碳排放的需求。 展开更多
关键词 太阳能 可逆固体氧化物燃料电池 综合能源系统 主动碳减排
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波纹通道固体氧化物燃料电池多物理场耦合数值模拟
13
作者 苏小益 党超 +2 位作者 马非 贾洪伟 胡艳鑫 《汽车工程》 北大核心 2026年第2期421-432,共12页
随着新能源技术的革新,燃料电池汽车(fuel cell vehicle,FCV)正逐步受到关注和支持,固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)的研究与创新为FCV的进一步发展提供了新的思路。本研究设计了一种波纹气体通道平板式SOFC,并且建立了... 随着新能源技术的革新,燃料电池汽车(fuel cell vehicle,FCV)正逐步受到关注和支持,固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)的研究与创新为FCV的进一步发展提供了新的思路。本研究设计了一种波纹气体通道平板式SOFC,并且建立了热-电-流质多物理场耦合三维模型,模拟并对比分析具有波纹型和传统平直型两种不同通道结构的SOFC内的流速分布、物质分布、电流密度和温度分布情况。研究结果表明波纹通道设计对电池内的流体流动具有强化作用,直接影响了电池内的物质浓度分布。采用波纹通道设计对SOFC的电输出性能(以功率密度表征)有较明显的提升,同时也一定程度上削弱了电池的温度均匀性(以温度梯度表征)。在相同的工作温度下,波纹通道SOFC的输出功率密度较平直通道SOFC高5.5%,电池内的温度梯度较平直通道SOFC高3%。研究发现,对于波纹通道SOFC的温度不均匀现象,采用顺流工况,可以在几乎不影响输出功率的同时加以改善。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 多场耦合 热电性能
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新型导流块流道PEMFC传质与电性能模拟研究
14
作者 付丽荣 唐艺文 +2 位作者 刘进一 武生威 肖明伟 《太阳能学报》 北大核心 2026年第2期776-781,共6页
通过在传统直流道中加入微导流块提出一种改良流道设计。将导流块在流道内交错布置,以实现对气流的扰动作用,引起对流传质并增强反应气体的质量传递;基于CFD方法,建立新型导流块流道质子换膜燃料电池(PEMFC)三维、稳态、非等温两相模型... 通过在传统直流道中加入微导流块提出一种改良流道设计。将导流块在流道内交错布置,以实现对气流的扰动作用,引起对流传质并增强反应气体的质量传递;基于CFD方法,建立新型导流块流道质子换膜燃料电池(PEMFC)三维、稳态、非等温两相模型,研究PEMFC的输出性能、氧气质量分数以及气体流速,定量分析导流块数量对燃料电池性能的影响,并与传统直流道PEMFC进行对比,揭示了改良流道提升PEMFC输出性能的机理。其中含有8个导流块的改良流道与传统直流道相比,最大电流密度提升18.73%,燃料电池峰值功率密度提升8.46%,其净功率密度达到0.6208 W/cm^(2)。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 数值模型 传质 结构优化 流场 优化设计
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硫化温度对核壳NiCo_(2)S_(4)形貌影响及电催化性能研究
15
作者 汪厚宇 马景灵 +2 位作者 姚一帆 韦威风 刘志强 《化工新型材料》 北大核心 2026年第1期202-206,共5页
制备低成本、环保、性能优异的双功能催化剂在能源储存与转换方面至关重要。通过溶剂热法制备了镍钴前驱体,通过控制硫化温度影响阴离子交换速率和硫化物成型的结构,得到不同硫化温度的表面粗糙多孔的核壳结构NiCo_(2)S_(4)催化剂。结... 制备低成本、环保、性能优异的双功能催化剂在能源储存与转换方面至关重要。通过溶剂热法制备了镍钴前驱体,通过控制硫化温度影响阴离子交换速率和硫化物成型的结构,得到不同硫化温度的表面粗糙多孔的核壳结构NiCo_(2)S_(4)催化剂。结果表明:硫化温度160℃合成的NiCo_(2)S_(4)具有0.76V的ORR半坡电位,并且其阴极氧还原反应在10mA/cm^(2)处的过电位仅为426.6mV。双金属核壳NiCo硫化物的制备及其优异的双功能催化性能为新能源储存及转换技术提供了新的思路。 展开更多
关键词 NiCo-甘油酸盐 核壳 NiCo_(2)S_(4) 氧还原 氧析出
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梯度粒径和载量抑制质子交换膜燃料电池铂催化剂衰退和电池性能衰减
16
作者 朱跃强 屈治国 张国宾 《化工进展》 北大核心 2026年第1期198-212,共15页
质子交换膜燃料电池中的铂催化剂成本高且容易发生衰退,对电池的成本和耐久性都有重大负面影响。变载和怠速工况下近质子交换膜侧的铂催化剂衰退严重,是导致电池性能衰减的主要原因。本文建立了一维铂衰退模型对梯度粒径和载量设计的铂... 质子交换膜燃料电池中的铂催化剂成本高且容易发生衰退,对电池的成本和耐久性都有重大负面影响。变载和怠速工况下近质子交换膜侧的铂催化剂衰退严重,是导致电池性能衰减的主要原因。本文建立了一维铂衰退模型对梯度粒径和载量设计的铂催化剂衰退情况进行了模拟计算,并将衰退后的铂催化剂特性参数与三维电池性能模型相耦合,探究了其对性能衰减的影响。结果表明,梯度铂粒径设计(近交换膜侧铂粒径更大)可以以损失较小电池初始性能为代价显著抑制铂催化剂的衰退及铂衰退后的电池性能衰减。相比之下,梯度铂载量设计(近交换膜侧铂载量更高)整体上促进了铂催化剂衰退,且对电池性能衰减的影响很小。最后,对梯度铂粒径设计进行了优化,在保证初始性能的同时最大程度上抑制铂催化剂衰退和电池性能衰减。这项研究可以为高耐久性铂催化剂的设计提供参考依据。 展开更多
关键词 燃料电池 催化剂 衰退 设计 数值模拟
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高温日历老化下磷酸铁锂电池安全性能演变规律分析
17
作者 吴晓刚 马延阳 +3 位作者 关舒忆 陈宇 Rinat Nasyrov Ramis Bulatov 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2026年第2期146-154,共9页
磷酸铁锂(LiFePO_(4))电池因其高安全性、长循环寿命和良好的热稳定性,广泛应用于电动车辆和电化学储能系统中.然而,磷酸铁锂电池在长时放置不工作的过程中,面临着日历老化导致其容量衰减和安全性能下降的问题.为了揭示磷酸铁锂电池由... 磷酸铁锂(LiFePO_(4))电池因其高安全性、长循环寿命和良好的热稳定性,广泛应用于电动车辆和电化学储能系统中.然而,磷酸铁锂电池在长时放置不工作的过程中,面临着日历老化导致其容量衰减和安全性能下降的问题.为了揭示磷酸铁锂电池由于长期搁置老化导致的安全性能演变规律,本文开展了高温日历老化下磷酸铁锂电池容量衰减及安全性能的测试及分析,首先,在设计210 d高温搁置加速老化实验的基础上,利用电化学阻抗谱(EIS)结合弛豫时间分布(DRT)处理的方法,对长时高温搁置磷酸铁锂电池的容量衰减机制进行了分析.其次,为了揭示高温搁置下电池安全性能与容量衰减的关系,在电池老化过程的不同阶段开展了热失控行为的测试,同时对不同容量衰减程度的电池电极材料进行了表征分析.测试及分析结果表明,磷酸铁锂电池高温搁置容量衰减的主要表现是电池欧姆阻抗和扩散阻抗显著增加,电池的热失控触发温度(θ_(2))随老化程度的增加略微升高,而热失控最高温度(θ_(3))随老化程度的增加而逐渐下降.电池原位观测显示,正极活性物质的损失是电池高温日历老化条件下安全性能退化的关键因素.研究结果为高温日历老化场景下磷酸铁锂电池容量衰退和安全性能评估提供了一定的参考依据. 展开更多
关键词 磷酸铁锂电池 高温老化 安全性能 容量衰减 热失控
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燃料电池空气进气子系统解耦控制及HiL验证
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作者 袁春 梁峻福 宾洋 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2026年第1期36-44,共9页
针对质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)系统的空气进气子系统,研究其阴极进气流量和阴极压力的非线性解耦及跟踪控制。分析空气进气子系统中,控制变量(空压机角速度、背压阀开度)与输出变量(阴极进气流量... 针对质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)系统的空气进气子系统,研究其阴极进气流量和阴极压力的非线性解耦及跟踪控制。分析空气进气子系统中,控制变量(空压机角速度、背压阀开度)与输出变量(阴极进气流量、电堆阴极压力)的非线性和强耦合动态特性,建立面向控制的四阶非线性动态模型。基于微分几何输入输出解耦理论,对输入变量和输出变量进行解耦,获得对应的线性化标称模型。利用极点配置方法,分别设计进气流量与阴极压力的PID跟踪控制器。基于STM32微控制器,开发具有自主知识产权的燃料电池控制器(fuel-cell control unit, FCU),并搭建相应的硬件在环(hardware in loop, HiL)验证系统,对所开发的FCU控制器和算法进行性能验证。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 空气进气系统建模 输入输出解耦 跟踪控制
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质子交换膜燃料电池微孔层微结构力学特性分析
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作者 邵轩宇 黄治平 +2 位作者 许杰 张恒 詹志刚 《重庆大学学报》 北大核心 2026年第1期40-50,共11页
微孔层在质子交换膜燃料电池中起着水-气-热-电传输的重要作用,在机械应力作用下的变形及微结构的破坏将严重影响这种传输作用。通过实验制备微孔层并进行表征,量测其应力-应变关系;基于实验表征获得的特性参数,随机数值重构出微孔层的... 微孔层在质子交换膜燃料电池中起着水-气-热-电传输的重要作用,在机械应力作用下的变形及微结构的破坏将严重影响这种传输作用。通过实验制备微孔层并进行表征,量测其应力-应变关系;基于实验表征获得的特性参数,随机数值重构出微孔层的三维微观结构;使用有限元方法模拟其在不同机械作用下的形变,分别获得碳颗粒和聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)在不同应变下的位移-应力分布。结果表明:机械作用会使微孔层微结构产生显著应变,且位于应力施加侧表面应力和应变最大,更易产生应力集中现象;随着机械应变的增加,在受力方向上,应力会呈指数形式增大;当应变为10%时,碳颗粒和PTFE上的应力的最大值约为31.385 MPa和14.873MPa;当应变增加到40%时,应力的最大值变为160.03 MPa和96.165 MPa,此时应力集中最为明显;微孔层中应力集中区域会随着应变的增大而明显变大。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 微孔层 机械应力 有限元分析
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基于燃料电池系统散热需求的风扇匹配研究
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作者 田杰 张早校 《汽车工程》 北大核心 2026年第1期219-224,共6页
随着全球能源转型与国家“双碳”战略的推动,燃料电池汽车作为氢能利用的重要载体,正逐渐成为中长途运输场景下重型商用车新能源化的重要方向,而燃料电池热管理系统的高效匹配程度,直接影响整车性能表现与运行可靠性。本文基于燃料电池... 随着全球能源转型与国家“双碳”战略的推动,燃料电池汽车作为氢能利用的重要载体,正逐渐成为中长途运输场景下重型商用车新能源化的重要方向,而燃料电池热管理系统的高效匹配程度,直接影响整车性能表现与运行可靠性。本文基于燃料电池系统的散热需求和市场化电子风扇产品性能,匹配设计2种高压大直径电子风扇与1种低压小直径电子风扇方案,并通过CAE仿真及台架性能对比测试,从温度控制、功耗、噪声等方面进行研究。研究表明:(1)3种方案均可以满足132 kW燃料电池系统散热需求,系统理论散热能力方案3>方案2>方案1;(2)满足相同散热功率需求下,方案1功耗仅为方案2功耗的24.6%(燃料电池输出功率110 kW),且同一测点方案2较方案1风扇噪声差值最小为9 dB(A),最大为17 dB(A)。本研究为后续燃料电池系统热管理系统的设计优化提供了理论依据及实践参考。 展开更多
关键词 燃料电池 热管理 电子风扇
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