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基于集成经验模态分解和极限学习机的质子交换膜燃料电池寿命预测 被引量：2
1
作者 陈景文 杨淇 +2 位作者 兰天一 华志广 赵冬冬 《太阳能学报》 北大核心 2025年第2期135-141,共7页
基于数据驱动的预测方法可实现质子交换膜燃料电池(PEMFC)的寿命预测。为提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)寿命预测精度,提出将集成经验模态分解(EEMD)和粒子群算法(PSO)优化极限学习机(ELM)相结合的PEMFC剩余使用寿命预测方法。首先,采... 基于数据驱动的预测方法可实现质子交换膜燃料电池(PEMFC)的寿命预测。为提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)寿命预测精度,提出将集成经验模态分解(EEMD)和粒子群算法(PSO)优化极限学习机(ELM)相结合的PEMFC剩余使用寿命预测方法。首先,采用移动平均滤波法在滤除噪声和尖峰的同时,保留原始数据的主要趋势;其次,通过EEMD对原始数据进行多时间尺度分解,得到不同时间尺度下PEMFC的老化信息;最后,将分解后的本征模函数分别通过PSO优化的ELM模型进行预测,能在保证预测精度的情况下降低运算复杂度。通过与经典的极限学习机模型预测结果进行对比,该方法能更加准确地预测PEMFC的老化趋势。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 预测 经验模态分解 极限学习机
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钠离子电池正极材料NaMn_(0.33)Fe_(0.33)Ni_(0.33)O_(2)的喷雾干燥法制备及其改性 被引量：1
2
作者 张庆印 杨訾 +2 位作者 赵静 张桂芳 时志强 《天津工业大学学报》 北大核心 2025年第1期40-46,共7页
为了制备颗粒较均一的钠离子电池正极材料NaMn_(0.33)Fe_(0.33)Ni_(0.33)O_(2)(NFM111),以乙酸镍四水合物、柠檬酸铁、乙酸锰四水合物、乙酸钠三水合物以及无水柠檬酸为原料配制出喷雾溶液,采用喷雾干燥法制备前驱体,预氧化后进行球磨... 为了制备颗粒较均一的钠离子电池正极材料NaMn_(0.33)Fe_(0.33)Ni_(0.33)O_(2)(NFM111),以乙酸镍四水合物、柠檬酸铁、乙酸锰四水合物、乙酸钠三水合物以及无水柠檬酸为原料配制出喷雾溶液,采用喷雾干燥法制备前驱体,预氧化后进行球磨并掺杂TiO_(2)后再进行高温烧结,得到NFM111@TiO_(2);采用物性表征和电化学测试,探究不同煅烧温度对NFM111的影响。结果表明:本文制备的NFM111@TiO_(2)颗粒的粒径大小一致;煅烧温度为900℃时增大了NFM111的层间距,进而增大了钠离子传输速率,NFM111@TiO_(2)的首圈放电比容量为143.2 mA·h/g,100圈后容量保持率为86.8%,具有良好的电化学性能。 展开更多
关键词 喷雾干燥法 钠离子电池 正极材料 层状氧化物 掺杂
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实际运行工况下燃料电池的功率衰减规律 被引量：2
3
作者 马立英 潘文龙 +1 位作者 侯永平 王要娟 《电池》 北大核心 2025年第1期19-24,共6页
为探究重型卡车燃料电池在实际运行下的性能衰减规律,以实际运行工况下的电流数据为数据集,提取特征电流密度点,分析燃料电池堆的功率衰减幅度及速率变化规律。燃料电池系统的功率衰减幅度及功率衰减速率,都随着循环时间的延长不断增大... 为探究重型卡车燃料电池在实际运行下的性能衰减规律,以实际运行工况下的电流数据为数据集,提取特征电流密度点,分析燃料电池堆的功率衰减幅度及速率变化规律。燃料电池系统的功率衰减幅度及功率衰减速率,都随着循环时间的延长不断增大,随着负载的提高不断增大,且负载越大,衰减速率增大越快,但在高强度负载下,衰减幅度的增速略有放缓。分析结果揭示了性能衰减随时间和电流密度的具体变化规律,为同类燃料电池车辆的性能分析提供了方法。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(PEMFC) 实际运行工况 特征电流密度 性能衰退 功率衰减
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基于DWD-SVR模型的锂离子电池剩余使用寿命预测 被引量：1
4
作者 王小明 何叶 +3 位作者 王路路 吴红斌 徐斌 赵文广 《太阳能学报》 北大核心 2025年第2期52-59,共8页
针对锂离子电池容量退化特性的非线性和多尺度特性,提出一种基于离散小波分解(DWD)和支持向量回归(SVR)模型的锂离子电池RUL预测方法。首先,利用DWD对容量时间序列进行多尺度解耦,以降低局部再生和波动现象对预测结果的影响;其次,利用K... 针对锂离子电池容量退化特性的非线性和多尺度特性,提出一种基于离散小波分解(DWD)和支持向量回归(SVR)模型的锂离子电池RUL预测方法。首先,利用DWD对容量时间序列进行多尺度解耦,以降低局部再生和波动现象对预测结果的影响;其次,利用K-均值聚类方法将各尺度信号中样本熵与排列熵相近的子序列进行聚类,根据聚类结果将复杂度与随机性相近的子序列进行重构,以减少建模次数,提高预测效率;最后,通过SVR预测模型精确捕捉不同尺度下容量信号的变化情况,实现电池RUL准确预测。实验结果表明,提出的基于DWD-SVR模型的锂离子电池RUL预测方法能在保证全局退化趋势预测准确性的同时对波动进行及时地响应,可提高预测性能。 展开更多
关键词 锂离子电池 支持向量回归 K-均值聚类 剩余使用寿命 离散小波分解
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改进灰狼优化算法优化CNN-LSTM的PEMFC性能衰退预测 被引量：1
5
作者 高锋阳 刘庆寅 +2 位作者 赵丽丽 齐丰旭 刘嘉 《电力系统保护与控制》 北大核心 2025年第13期175-187,共13页
为进一步提高车用质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)电堆性能衰退预测与剩余使用寿命预测精度,提出一种改进灰狼优化算法优化卷积神经网络-长短期记忆(convolutional neural network-long short-term memo... 为进一步提高车用质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)电堆性能衰退预测与剩余使用寿命预测精度,提出一种改进灰狼优化算法优化卷积神经网络-长短期记忆(convolutional neural network-long short-term memory, CNN-LSTM)的车用PEMFC性能衰退预测方法。首先,通过稳定小波变换对数据集去噪重构,使用改进灰狼算法对实测PEMFC电堆衰退数据进行分析,获得CNN-LSTM最优超参数。其次,利用最优超参数训练CNN-LSTM网络模型进行PEMFC性能衰退预测,并计算PEMFC电堆剩余使用寿命。最后,在电堆静态和动态工况下,将所提方法与传统长短期记忆循环网络、门控循环单元循环网络和未经优化的CNN-LSTM等模型预测进行比较。结果表明:在静态工况中,当训练集占比为60%时,所提方法相比传统CNN-LSTM预测结果均方根误差缩小59.02%,当训练集占比为70%时,PEMFC剩余使用寿命预测与实际相差1.16 h;在动态工况中,当训练集占比为40%时,平均绝对误差缩小18.78%。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 改进灰狼优化算法 卷积神经网络-长短期记忆 衰退预测 剩余使用寿命
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基于MWorks的水下燃料电池复合能源系统能源调度仿真计算 被引量：1
6
作者 张炜 于朝 +2 位作者 李彬彬 郑恒持 谢仁和 《船电技术》 2025年第2期32-35,共4页
燃料电池存在动态响应不及时的特点,无法直接作为水下平台动力源使用。为满足燃料电池启动用电、功率突变、能量储存以及应急用电的需求,燃料电池需配合辅助能源系统共同使用。本文基于MWorks,提出能量调度策略,搭建出一套燃料电池+锂... 燃料电池存在动态响应不及时的特点,无法直接作为水下平台动力源使用。为满足燃料电池启动用电、功率突变、能量储存以及应急用电的需求,燃料电池需配合辅助能源系统共同使用。本文基于MWorks,提出能量调度策略,搭建出一套燃料电池+锂电池的复合能源系统模型。仿真结果表明:燃料电池电堆不会频繁变载,锂电池能起到削峰填谷的作用,SOC能维持在特定范围内,系统稳态输出性能好。对水下平台复合能源系统设计具有一定参考价值。 展开更多
关键词 MWorks 复合能源系统 能源调度 仿真计算
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易溶型磺化聚苯并咪唑质子交换膜的制备与表征
7
作者 张琪 许亮 +1 位作者 钟璟 左胜武 《化工新型材料》 北大核心 2025年第4期112-116,共5页
通过溶液缩聚法合成具有良好溶解度的磺化聚苯并咪唑(SPBI),采用溶液浇铸法制备了不同磺化比例的SPBI-30和SPBI-70质子交换膜。结果表明,SPBI质子交换膜表面光滑平整,SEM断面显示SPBI-70膜具有更紧密的结构。SPBI质子交换膜在高温下具... 通过溶液缩聚法合成具有良好溶解度的磺化聚苯并咪唑(SPBI),采用溶液浇铸法制备了不同磺化比例的SPBI-30和SPBI-70质子交换膜。结果表明,SPBI质子交换膜表面光滑平整,SEM断面显示SPBI-70膜具有更紧密的结构。SPBI质子交换膜在高温下具有良好的热稳定性,SPBI-70膜拉伸强度为115.74MPa,断裂伸长率为58.45%,相较于Nafion117膜拉伸强度明显提高。SPBI-70膜的磷酸掺杂在48h后达到平衡,其磷酸掺杂率达到185.13%。磺酸基团与磷酸基团的协同作用,加快了质子传递速率,促进了质子传导,SPBI-70膜在160℃,20%RH下质子电导率可达61.4mS/cm。这些特性表明SPBI质子交换膜有望应用于高温质子交换膜燃料电池。 展开更多
关键词 磺化聚苯并咪唑 质子交换膜 质子电导率 高温
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直接甲烷中温SOFCs阴极材料SrCo_(0.8)Fe_(0.125)Zr_(0.075)O_(3-δ)的制备与性能研究
8
作者 吕秀清 孙海珍 +2 位作者 路敏 何婧 陈绘丽 《燃料化学学报(中英文)》 北大核心 2025年第7期1093-1100,共8页
SrCo_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)不仅具有较高的氧还原催化活性,还具有优异的离子电子导电性,但SrCo_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)结构不稳定、易和CO_(2)反应限制了其在固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cells,SOFCs)中的应用。本工作通过Zr... SrCo_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)不仅具有较高的氧还原催化活性,还具有优异的离子电子导电性,但SrCo_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)结构不稳定、易和CO_(2)反应限制了其在固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cells,SOFCs)中的应用。本工作通过Zr掺杂来提高SrCo_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)的结构稳定性和抗CO_(2)性能,合成了SrCo_(0.8)Fe_(0.125)Zr_(0.075)O_(3-δ)阴极材料,对其结构、热膨胀行为、电导率和抗CO_(2)性能进行了研究。在200–850℃温度范围内,SrCo_(0.8)Fe_(0.125)Zr_(0.075)O_(3-δ)在空气中的最大电导率为321 S/cm、与电解质Ba Zr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.1)Yb_(0.1)O_(3-δ)(BZCYYb)具有良好的化学兼容性。采用阳极支撑型电池Ni-BZCYYb|BZCYYb|BZCYYb-SrCo_(0.8)Fe_(0.125)Zr_(0.075)O_(3-δ),考察了直接以CH4为燃料,SrCo_(0.8)Fe_(0.125)Zr_(0.075)O_(3-δ)作为SOFCs阴极的可行性。在700℃、电池最大功率密度为526 m W/cm^(2)。在650℃、电流密度350 m A/cm^(2)、以97%CH_(4)-3%H_(2)O为燃料的条件下,电池运行50 h电压没有明显下降,表现出良好的稳定性。结果表明,Zr掺杂稳定了SrCo_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)的结构、提高了抗CO_(2)性能,SrCo_(0.8)Fe_(0.125)Zr_(0.075)O_(3-δ)可以作为直接CH_(4)为燃料的SOFCs的阴极材料。 展开更多
关键词 SOFCS 甲烷燃料 阴极材料 掺杂
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车用燃料电池热管理技术的研究进展
9
作者 谭丕强 刘晓扬 +2 位作者 杨晓美 胡志远 楼狄明 《太阳能学报》 北大核心 2025年第9期390-398,共9页
基于车用质子交换膜燃料电池工作原理、产热、散热、水热管理问题的研究背景,介绍车用燃料电池电堆的冷却方式及热管理系统关键部件,并结合动力电池、电机电控、乘员舱等多热源的热管理,总结燃料电池整车集成式热管理技术及控制策略。最... 基于车用质子交换膜燃料电池工作原理、产热、散热、水热管理问题的研究背景,介绍车用燃料电池电堆的冷却方式及热管理系统关键部件,并结合动力电池、电机电控、乘员舱等多热源的热管理,总结燃料电池整车集成式热管理技术及控制策略。最后,从建模仿真和试验研究两方面介绍车用燃料电池热管理的研究方法。通过对车用燃料电池当下的研究重点和未来的发展方向进行总结展望,旨在为车用燃料电池高效热管理技术的研究和长远发展提供参考。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 燃料电池汽车 热管理 集成式回路 温度控制
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多组分电解液协同效应提升Cr_(8)O_(21)||Li一次电池倍率性能和高温贮存寿命研究
10
作者 张岩 张红梅 +3 位作者 廖丽 文炫中 王明珊 李星 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第11期4123-4132,共10页
铬氧化物(Cr_(8)O_(21))一次电池由于其高能量密度和高工作电压等特性,成为航天军事领域的研究热点。然而,一次电池在极端工况下的应用受限于大电流放电能力与高温贮存寿命的固有矛盾,而传统电解液又难以实现二者同步优化。针对这一矛盾... 铬氧化物(Cr_(8)O_(21))一次电池由于其高能量密度和高工作电压等特性,成为航天军事领域的研究热点。然而,一次电池在极端工况下的应用受限于大电流放电能力与高温贮存寿命的固有矛盾,而传统电解液又难以实现二者同步优化。针对这一矛盾,本研究提出多组分电解液协同设计策略:通过高介电常数EC(碳酸乙烯酯)与低黏度EMC(碳酸甲乙酯)复合溶剂优化锂盐解离与离子迁移效率,配合同样高沸点的PC(碳酸丙烯酯)提高电解液热稳定性,结合LiPF_(6)(六氟磷酸锂)与LiBOB(二草酸硼酸锂)双盐体系调控溶剂化结构并构建含LiF与B—O组分的稳定SEI膜。该设计兼顾高离子电导率、低去溶剂化能垒、高热分解温度及界面钝化能力,突破了单一组分功能局限。实验表明,该体系使Cr_(8)O_(21)||Li一次电池在5 C倍率下放电比容量达到商用电解液[LiBF_(4)(四氟硼酸锂)-PC+DME(乙二醇二甲醚)]的1.53倍;同时在60℃下的高温贮存寿命相比商用电解液延长5倍以上,且在60℃贮存720 h后容量保持率仍能达到89%。本研究通过多组分电解液策略为极端环境下高可靠性一次电池的开发提供了电解液设计与界面调控的新范式,对航天器电源系统等特殊场景应用具有重要工程价值。 展开更多
关键词 Cr_(8)O_(21) 一次电池 大电流放电 高温贮存寿命 协同效应
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基于Al_(2)O_(3)纳米流体冷却液的质子交换膜燃料电池传热及输出性能评估
11
作者 雷基林 李杰 +4 位作者 刘懿 戈志晖 杞卓玲 邓晰文 王东方 《内燃机工程》 北大核心 2025年第4期149-158,共10页
构建了一个耦合冷却通道的三维多相非等温质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)电化学模型,探讨Al_(2)O_(3)纳米流体对PEMFC传热及输出性能的影响。通过膜平均温度、膜平均水含量、膜均匀温度指数(index of un... 构建了一个耦合冷却通道的三维多相非等温质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)电化学模型,探讨Al_(2)O_(3)纳米流体对PEMFC传热及输出性能的影响。通过膜平均温度、膜平均水含量、膜均匀温度指数(index of uniform temperature,IUT)来评估传热性能,并通过净功率密度及功耗比评估在PEMFC冷却系统中使用Al_(2)O_(3)纳米流体的可行性。结果表明,Al_(2)O_(3)纳米流体表现出比乙二醇冷却液更优异的冷却性能,其在冷却液低流速范围内的冷却性能更加突出,使膜平均温度显著降低,从而提高膜平均水含量。然而,该纳米流体冷却液在提升冷却效果的同时可能会引起膜温度分布均匀性的下降。具体而言,当冷却液流速为0.1 m/s,输出电压为0.6 V时,膜平均温度由359.66 K降至353.10 K,膜平均水含量从9.91增至11.53,而IUT由1.71上升至1.96。Al_(2)O_(3)纳米流体能够在冷却液低流速范围内显著提高PEMFC的输出性能,使净功率密度上升约3.3%。此外,在相同冷却条件下,Al_(2)O_(3)纳米流体能够在改善PEMFC冷却性能的同时降低由冷却液引起的寄生功率。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 Al_(2)O_(3)纳米流体 传热 功耗比
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聚乙烯醇/聚丙烯酸双网络凝胶电解质的制备及在铝空气电池中性能研究
12
作者 李培枝 张玉书 +2 位作者 杨晓武 张康 王晨 《应用化工》 北大核心 2025年第5期1139-1143,共5页
通过引入聚丙烯酸(PAA)并优化聚乙烯醇(PVA)与丙烯酸(AA)的质量比,制备出具有优异性能的双网络凝胶电解质,并研究其在铝空气电池中的应用效果。,同时还研究了PVA与AA的质量比对铝利用率的影响,结果表明,当PVA∶AA=1∶1(质量比),所制备... 通过引入聚丙烯酸(PAA)并优化聚乙烯醇(PVA)与丙烯酸(AA)的质量比,制备出具有优异性能的双网络凝胶电解质,并研究其在铝空气电池中的应用效果。,同时还研究了PVA与AA的质量比对铝利用率的影响,结果表明,当PVA∶AA=1∶1(质量比),所制备的双网络凝胶电解质展现出优异的电化学性能,放电电流从0.5 mA/cm^(2)时对应的电压1.63 V到2 mA/cm^(2)时对应的电压1.39 V,衰减了0.24 V。此外,在110.99 mA/cm^(2)时该凝胶产生的最大功率密度为67.04 mW/cm^(2),并且放电过程具有1095.94(mA·h)/g的高克容量。改变聚乙烯醇与丙烯酸的质量比制备出PVA/PAA双网络凝胶电解质并应用于铝空气电池,当质量比为1∶1时,凝胶电解质展现出优异的电化学性能,包括高离子电导率、优异的电池倍率性能和高克容量;当质量比为1∶2时,双网络凝胶在溶胀性能和力学性能方面表现出色,为高效环保能源技术的发展提供了新思路。 展开更多
关键词 聚乙烯醇 丙烯酸 双网络凝胶 铝-空气电池
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“天鹅座”飞船太阳翼设计及在轨展开异常分析及启示
13
作者 井元良 姜东升 刘治钢 《电源技术》 北大核心 2025年第2期454-458,共5页
对美国诺格公司“天鹅座”飞船入轨后,一个太阳翼无法展开到位的事件过程进行了梳理。并结合“天鹅座”飞船总体方案以及电源系统太阳翼设计方案演变,对飞船UltraFlex太阳翼的方案进行了分析。结合“猎户座”UltraFlex太阳翼相关技术细... 对美国诺格公司“天鹅座”飞船入轨后,一个太阳翼无法展开到位的事件过程进行了梳理。并结合“天鹅座”飞船总体方案以及电源系统太阳翼设计方案演变,对飞船UltraFlex太阳翼的方案进行了分析。结合“猎户座”UltraFlex太阳翼相关技术细节和“露西”小行星探测器圆形太阳翼展开故障,对故障原因进行了分析研究,对国内航天器圆形柔性太阳翼研制提出了建议,后续将持续跟踪事件进展,开展进一步深入研究。 展开更多
关键词 “天鹅座”货运飞船 太阳电池阵 展开异常
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羧基化碳纳米管含量对锂硫电池SPAN正极材料循环性能的影响
14
作者 张兴祥 穆钟林 +1 位作者 刘浩 刘海辉 《天津工业大学学报》 北大核心 2025年第1期32-39,共8页
针对锂硫电池(LSB)中存在的硫利用率低、循环稳定性差的问题,采用简单的静电纺丝技术,并结合半碳化、硫化方法制备了一种独立的硫化聚丙烯腈/羧基化多壁碳纳米管(SPAN/MWCNTs-COOH)复合材料。将该材料直接用作锂硫电池的正极材料,并探... 针对锂硫电池(LSB)中存在的硫利用率低、循环稳定性差的问题,采用简单的静电纺丝技术,并结合半碳化、硫化方法制备了一种独立的硫化聚丙烯腈/羧基化多壁碳纳米管(SPAN/MWCNTs-COOH)复合材料。将该材料直接用作锂硫电池的正极材料,并探究了不同的MWCNTs-COOH添加量对电池循环性能的影响。结果表明:由于其独特的纳米纤维三维网络结构,促进了电池中离子的快速转移,提高了电池的电导率,所制备的正极材料具有库伦效率高、循环稳定性好、柔韧性好等特点。添加9%(质量分数)MWCNTs-COOH的正极材料在0.2 C循环200圈后的容量为533.97 mA·h/g,在0.5 C循环500圈后容量达到429.21 mA·h/g,在较高的电流密度1 C下,仍表现出较好的循环稳定性。 展开更多
关键词 锂硫电池 硫化聚丙烯腈 正极材料 自支撑 羧基化碳纳米管 循环性能
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碳纤维共混对碳纸性能调控的影响
15
作者 昌志龙 陈辉 +2 位作者 陶金 曹维宇 沈志刚 《汽车工程》 北大核心 2025年第8期1627-1633,共7页
本研究系统探究了不同比例(0、5%、10%、25%、50%)沥青基碳纤维掺杂对聚丙烯腈(PAN)基碳纸性能的影响。通过扫描电镜、拉伸强度测试、面内电阻率测试、透气性测试、孔径分布分析、极化曲线、功率密度测试和电化学阻抗谱(EIS)等方法,对... 本研究系统探究了不同比例(0、5%、10%、25%、50%)沥青基碳纤维掺杂对聚丙烯腈(PAN)基碳纸性能的影响。通过扫描电镜、拉伸强度测试、面内电阻率测试、透气性测试、孔径分布分析、极化曲线、功率密度测试和电化学阻抗谱(EIS)等方法,对碳纸的微观结构、力学、电学、气体传输和电化学性能进行了全面表征。结果表明,沥青基碳纤维的掺杂显著降低了碳纸的面内电阻率,从未掺杂时的7.2 mΩ·cm降至50%掺杂量时的2.0 mΩ·cm。拉伸强度随掺杂比例的变化呈现先升高后降低的趋势,在10%掺杂量时达到峰值18.5 MPa,较未掺杂时提升了约176%。透气性随掺杂比例的增加呈现先降低后升高的趋势,且孔径分布也随之变化。膜电极和单电池测试结果显示,5%沥青基碳纤维掺杂的碳纸表现出最佳的电化学性能,包括更低的电化学阻抗和更高的功率密度,这主要归因于其优异的水气管理能力。本研究结果揭示了沥青基碳纤维掺杂对PAN基碳纸性能的调控规律,为燃料电池气体扩散层的优化设计提供了参考。 展开更多
关键词 碳纸 聚丙烯腈碳纤维 沥青基碳纤维 面内电阻率 拉伸强度 透气性 功率密度
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粒子群优化算法结合改进回声状态网络的PEMFC剩余使用寿命预测
16
作者 高锋阳 刘嘉 +3 位作者 杨栋 韩国鹏 齐丰旭 刘庆寅 《西北工业大学学报》 北大核心 2025年第3期478-487,共10页
为提高质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)退化预测的精度,提出一种基于粒子群(particle swarm optimization,PSO)算法优化改进回声状态网络(revised echo state network,RESN)的PEMFC电压预测方法。通过改... 为提高质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)退化预测的精度,提出一种基于粒子群(particle swarm optimization,PSO)算法优化改进回声状态网络(revised echo state network,RESN)的PEMFC电压预测方法。通过改进回声状态网络水库中各神经元连接方式,加快非线性拟合过程;利用PSO算法优化模型谱半径、泄漏率、神经元数量等,提高模型预测精度,采用SG(Savitzky-Golay)滤波算法对原始数据有效去峰去噪,再利用PSO-RESN准确预测PEMFC电压;采用不同样本数据集作为训练集和测试集,将所提模型在静态和准动态实验数据集下与扩展卡尔曼滤波、传统回声状态网络进行对比。结果表明,在训练集占比为80%时,对于静态工况FC1,相较于ESN,PSO-RESN方法的均方根误差(root mean square error,RMSE)和平均百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)分别降低了17.50%和25.53%;对于准动态工况FC2,相较于ESN方法,PSO-RESN方法的均方根误差和平均百分比误差分别降低了16.93%和21.28%。所提方法能够实现PEMFC更高精度退化趋势与剩余使用寿命预测。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 退化预测 回声状态网络 粒子群算法 剩余使用寿命
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动态工况下基于NRBO-BITCN的质子交换膜燃料电池老化预测
17
作者 谢长君 杨寒晨 李浩 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第6期221-230,共10页
准确预测质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)未来老化状态有助于实际策略的部署。在动态工况下,传统的数据驱动方法未考虑PEMFC外部参数对性能老化的影响,为此提出一种动态工况下的PEMFC老化预测方法,以应... 准确预测质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)未来老化状态有助于实际策略的部署。在动态工况下,传统的数据驱动方法未考虑PEMFC外部参数对性能老化的影响,为此提出一种动态工况下的PEMFC老化预测方法,以应对动态工况下的老化预测问题。使用随机森林算法分析外部参数对电压的重要性,确定模型的输入参数;建立双向时间卷积神经网络模型(bi-directional tempol convolutional neural network,BiTCN),使用牛顿拉夫逊算法(Newton-Raphson-based optimizer,NRBO)进行参数优化,构建了NRBO-BiTCN算法。在PEMFC动态工况的全电流和单一电流数据集上的实验表明,考虑外部参数可有效捕获燃料电池老化信息,提升预测精度。对于全电流数据集,在训练集比例为50%时,考虑外部参数的NRBO-BiTCN比未考虑的算法平均绝对误差减少79.14%。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 老化预测 外部参数 双向机制 牛顿拉夫逊优化算法
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基于贝叶斯优化ESN的PEMFC性能退化预测
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作者 陈进 靳佳澍 +2 位作者 陈跃鹏 谢长君 刘柏均 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第16期6437-6448,I0024,共13页
质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的耐久性不足是困扰其自身大规模商业化的问题之一。该文提出一种贝叶斯优化(bayesian optimization,BO)算法优化回声状态网络(echo state network,ESN)模型进行PEMFC性... 质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的耐久性不足是困扰其自身大规模商业化的问题之一。该文提出一种贝叶斯优化(bayesian optimization,BO)算法优化回声状态网络(echo state network,ESN)模型进行PEMFC性能退化预测。通过BO获取ESN模型的最优超参数组,利用ESN模型预测PEMFC电压。此外,电压下降是PEMFC性能退化的重要表征之一,电压下降迅速的地方包含更多的性能退化特征信息,需要进行更频繁的采样;电压下降程度较小的地方包含较少的性能退化特征信息,需要进行较低频率采样。因此,该文提出一种自适应模糊规则采样(adaptive fuzzy sampling,AFS)对数据集进行采样提升PEMFC预测精度。结果表明,在静态工况中,BO-ESN的均方根误差(root mean square error,RMSE)和平均百分比误差(mean absolutepercentage error,MAPE)分别比ESN模型降低52.4%和63.6%。经AFS采样后BO-ESN模型的RMSE和MAPE分别比固定时间间隔采样降低49.8%和54.5%。在动态工况中,BO-ESN模型相比于ESN模型的RMSE和MAPE分别降低13.4%和7.96%。该方法具有较好的PEMFC性能退化预测性能。 展开更多
关键词 贝叶斯优化 回声状态网络 自适应模糊规则采样 置信区间 性能退化
原文传递
间接内重整板式固体氧化物燃料电池的温度分布特性及改进
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作者 王世学 于在辉 +1 位作者 朱禹 蹇季廷 《化工学报》 北大核心 2025年第10期5322-5335,共14页
间接内重整固体氧化物燃料电池(IIR-SOFC)在紧邻电池片处增设重整多孔介质层,利用电池产生的热量对燃料气进行重整,为电池提供氢气。但受重整反应影响,电池内部温度分布不均匀,从而影响电池的发电性能和寿命。采用数值模拟方法得到板式... 间接内重整固体氧化物燃料电池(IIR-SOFC)在紧邻电池片处增设重整多孔介质层,利用电池产生的热量对燃料气进行重整,为电池提供氢气。但受重整反应影响,电池内部温度分布不均匀,从而影响电池的发电性能和寿命。采用数值模拟方法得到板式间接内重整SOFC的燃料和空气的流动方向、运行温度、重整气流速对电池温度分布及发电特性的影响,并在重整流道内采用催化剂载量梯度分布方式改进温度分布。结果显示,阴、阳极流道内气体顺流情况下电池最大温差比逆流时小;随着工作温度的升高,电池内的最大温差逐渐增大;随着重整混合气入口流速的增加,温度梯度及功率密度先增大后减小。在改变重整流道内的催化剂载量分布后,电池内温度分布趋向均匀,温度梯度明显减小,最大温差减小约60%。 展开更多
关键词 间接内重整 燃料电池 梯度负载 热力学 数值模拟
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阳极多口进气方式对空冷型质子交换膜燃料电池水热特性的影响
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作者 雷基林 戈志晖 +3 位作者 李杰 刘懿 刘锋 夏臻玮 《内燃机工程》 北大核心 2025年第1期100-108,共9页
为研究空冷型质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)内部水热特性,改善电池内部水、热等物理性质的均匀性,提出了阳极多口进气的方式。基于单通蛇形流道进气方式,提出了四种进气方式,并建立了三维模型进行计算... 为研究空冷型质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)内部水热特性,改善电池内部水、热等物理性质的均匀性,提出了阳极多口进气的方式。基于单通蛇形流道进气方式,提出了四种进气方式,并建立了三维模型进行计算分析。结果表明:在0.635 V电压下,使用多口进气的方式均能够提升质子交换膜燃料电池的输出性能,改善膜电流密度、膜水含量、阳极催化层氢气含量、阳极催化层水含量的均匀性,但同侧进气的方式温度均匀性较差。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 阳极进气优化 数值模拟 水热特性
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