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面向电氢耦合能源系统的可逆固体氧化物电池研究进展
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作者 周峻 孙跃跃 +4 位作者 李儒欢 冀承泽 付磊 吴锴 成永红 《西安交通大学学报》 北大核心 2026年第4期72-83,共12页
可逆固体氧化物电池(RSOC)是一种能够灵活、高效地实现电能与燃料气化学能双向转换的关键技术,在可再生能源整合和能源存储领域具有巨大潜力,被视为构建电氢耦合能源系统的关键。西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室研究团队长... 可逆固体氧化物电池(RSOC)是一种能够灵活、高效地实现电能与燃料气化学能双向转换的关键技术,在可再生能源整合和能源存储领域具有巨大潜力,被视为构建电氢耦合能源系统的关键。西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室研究团队长期聚焦于RSOC电氢耦合技术,开展了一系列贯穿材料、电堆与系统层面的系统性研究。在材料层面,针对钙钛矿电极材料发展了原位出溶、熵工程、表面缺陷工程等创新设计方法,结合实验与计算探究了快速电荷转移、缺陷降低出溶势垒等电化学性能提升机制,实验结果表明,可逆固体氧化物单电池的电转氢效率超过90%;在电堆层面,探究了模式切换过程中反应物比例、温度、压强等因素对RSOC动态性能的影响机理,改善反应物分布、引入模糊控制器等优化措施将电流超调抑制99%以上,有效减轻模式切换动态过程的功率波动并提升长期运行稳定性;在系统层面,整合电能、热能、化学能等多重能源,构建了以RSOC为核心的电氢耦合能源系统,使用分段线性化方法优化RSOC的输入输出模型显著降低了计算复杂度,引入RSOC的热备用与停机状态使系统运行成本降低24%。未来,该技术有望在可再生能源消纳、电网调峰、储能等领域得到广泛应用,推动构建清洁低碳、安全高效的能源体系。 展开更多
关键词 可逆固体氧化物电池 电极材料 钙钛矿材料 模式切换 电氢耦合
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加速中国燃料电池汽车产业化,促进氢能应用
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作者 侯明 衣宝廉 《电池》 北大核心 2026年第1期1-5,共5页
氢能是实现“双碳”目标的重要媒介,燃料电池是氢能转化的理想装置。从氢的制、储、运、加到氢能在交通领域的应用以及燃料电池的关键技术等方面,阐述技术及产业发展现状,提出未来发展建议,为氢能及燃料电池技术发展方向把控及政策制定... 氢能是实现“双碳”目标的重要媒介,燃料电池是氢能转化的理想装置。从氢的制、储、运、加到氢能在交通领域的应用以及燃料电池的关键技术等方面,阐述技术及产业发展现状,提出未来发展建议,为氢能及燃料电池技术发展方向把控及政策制定提供参考。 展开更多
关键词 氢能 燃料电池 燃料电池车 “双碳”目标 应用 产业化
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基于FOMIUKF的锂离子电池SOC估计
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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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基于开普勒算法优化卷积神经网络的燃料电池故障诊断技术
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作者 施永 黄宁 +2 位作者 谢缔 汪亮亮 姚继刚 《太阳能学报》 北大核心 2026年第3期556-563,共8页
提出一种基于等效电路和基于开普勒算法优化的卷积神经网络(KOA-CNN)框架的诊断技术,通过使用电化学阻抗谱(EIS)获得质子交换膜燃料电池(PEMFC)阻抗谱信息,并使用等效电路进行参数辨识,使用拟合得到的电路参数作为诊断算法的训练数据,... 提出一种基于等效电路和基于开普勒算法优化的卷积神经网络(KOA-CNN)框架的诊断技术,通过使用电化学阻抗谱(EIS)获得质子交换膜燃料电池(PEMFC)阻抗谱信息,并使用等效电路进行参数辨识,使用拟合得到的电路参数作为诊断算法的训练数据,利用卷积神经网络对故障特征进行提取,利用开普勒优化算法收敛速度快、全局搜索能力强、参数少的特点去优化卷积神经网络的超参数,得到一个最佳的卷积神经网络参数,可显著提高燃料电池故障诊断的精度。经验证,该方法在水淹、膜干、氧气饥饿的故障诊断中准确率达到99.75%。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 故障诊断 电化学阻抗谱 卷积神经网络 开普勒优化算法
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燃料电池金属双极板的研究进展与展望
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作者 罗海文 林雄 +1 位作者 刘高阳 胡斌 《金属学报》 北大核心 2026年第2期263-274,共12页
质子交换膜燃料电池(PEMFC)双极板材料耐腐蚀与导电性能的协同优化是实现氢能高效利用的核心挑战。本文系统评述了铝合金、钛合金、奥氏体不锈钢及铁素体不锈钢等金属双极板的性能瓶颈和改性策略:铝合金和钛合金需依赖贵金属涂层(如Au/N... 质子交换膜燃料电池(PEMFC)双极板材料耐腐蚀与导电性能的协同优化是实现氢能高效利用的核心挑战。本文系统评述了铝合金、钛合金、奥氏体不锈钢及铁素体不锈钢等金属双极板的性能瓶颈和改性策略:铝合金和钛合金需依赖贵金属涂层(如Au/Ni-P、CrN)以平衡耐腐蚀性能与导电性能,这导致工艺复杂、成本高昂;奥氏体不锈钢通过Cr/Mo协同优化可提升耐腐蚀性能,但其钝化膜增厚导致界面接触电阻超标;铁素体不锈钢虽然抗晶间腐蚀和点蚀能力提高,但延展性较差难以加工成型,且无涂层时其腐蚀电流密度较高。表面涂层(如CrN、导电高分子)技术虽能显著改善不锈钢双极板的耐腐蚀和导电性能,但工艺复杂且耐久性不足。本文回顾了上述各类型双极板材料的优缺点,探讨了通过高Cr铁素体不锈钢的全新合金化策略,使得在改善其成型性的同时还能在无涂层状态下同步改善耐腐蚀和导电性能。最后,对PEMFC双极板材料未来的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(PEMFC) 双极板材料 铁素体不锈钢 耐腐蚀-导电性能协同优化
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氢燃料电池混合动力汽车动力传动系统优化研究
6
作者 姚永玉 周辉 韩志凯 《洛阳理工学院学报(自然科学版)》 2026年第1期51-57,共7页
随着新能源汽车技术的快速迭代,燃料电池混合动力汽车因功率密度高和零排放等优点被广泛关注。参考某品牌汽车的并联式混合驱动动力传动系统参数,基于MATLAB平台搭建了燃料电池电动汽车基于模糊控制策略的能量管理系统,利用CRUISE M搭... 随着新能源汽车技术的快速迭代,燃料电池混合动力汽车因功率密度高和零排放等优点被广泛关注。参考某品牌汽车的并联式混合驱动动力传动系统参数,基于MATLAB平台搭建了燃料电池电动汽车基于模糊控制策略的能量管理系统,利用CRUISE M搭建整车模型,实施联合仿真,实现了功率分配、锂离子蓄电池的荷电状态(State of Charge,SOC)等参数的优化匹配。和实车整车性能参数对比显示:测试模型的最高车速和百公里加速时间均提高1.3%以上,验证了控制策略的正确性。 展开更多
关键词 能量管理 燃料电池汽车 参数匹配 Simulink/CRUISE M联合仿真 整车性能
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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
7
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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基于碳减目标下电池绿色转型领域的氢燃料电池转化及研究
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作者 顾洪涛 张爽 郭政 《科技与创新》 2026年第6期193-195,共3页
系统探讨了在“双碳”目标背景下燃料电池技术的发展现状及其未来趋势,为了进一步提升燃料电池的性能,有必要加强其与热化学工艺的融合,特别是生物质能制氢领域的技术创新。通过改进催化剂效能、优化生物质材料的热解过程及生物油重整技... 系统探讨了在“双碳”目标背景下燃料电池技术的发展现状及其未来趋势,为了进一步提升燃料电池的性能,有必要加强其与热化学工艺的融合,特别是生物质能制氢领域的技术创新。通过改进催化剂效能、优化生物质材料的热解过程及生物油重整技术,有望大幅提高燃料电池的能量转换效率,并促进二氧化碳减排效果,从而加速绿色氢能产业的发展。 展开更多
关键词 燃料电池 氢能 碳减排 热化学工艺
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多孔MOFS负载Ni单原子催化剂电化学还原CO_(2)性能研究
9
作者 郭凯 付乾 +3 位作者 汪洋 张敏 朱恂 廖强 《工程热物理学报》 北大核心 2026年第3期1019-1025,共7页
运用可再生电力驱动CO_(2)电化学还原定向转化为高附加值化学品是实现碳中和的一种经济有效的途径,将纯水作为电解质进行CO_(2)电解可有效缓解膜电极反应器中的盐结晶问题,但纯水体系中析氢反应竞争导致产物选择性大幅下降,严重制约其... 运用可再生电力驱动CO_(2)电化学还原定向转化为高附加值化学品是实现碳中和的一种经济有效的途径,将纯水作为电解质进行CO_(2)电解可有效缓解膜电极反应器中的盐结晶问题,但纯水体系中析氢反应竞争导致产物选择性大幅下降,严重制约其发展。本文成功制备了氨基官能团修饰的Ni单原子催化剂,氨基官能团修饰增强了催化剂对CO_(2)的吸附性能,同时进一步增强了催化剂的传荷能力,进而增强电化学还原CO_(2)性能。在膜电极反应器纯水体系测试中,在100 mA/cm^(2)的电流密度和60◦C的条件下,该催化剂实现了83.2%的CO法拉第效率,而未修饰处理的催化剂仅为57.3%。该研究提出的氨化策略为纯水体系中制备高效的CO_(2)电化学还原催化剂提供了新的思路。 展开更多
关键词 电化学还原CO_(2) 单原子催化剂 纯水体系 氨基官能团
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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
10
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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多重约束下燃料电池惯量支撑与调频控制
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作者 沈超 李渊 +2 位作者 帅智康 郑舒 赵景涛 《电力系统自动化》 北大核心 2026年第6期170-178,共9页
新型配电系统呈现出低惯量、弱阻尼特征,需要分布式电源提供惯量支撑并参与调频。燃料电池作为高效低碳的氢电转换装备,通常以跟网形式接入电网,其构网运行能力有待挖掘。然而,燃料电池非线性电化学输出特性与储氢状态制约其构网支撑能... 新型配电系统呈现出低惯量、弱阻尼特征,需要分布式电源提供惯量支撑并参与调频。燃料电池作为高效低碳的氢电转换装备,通常以跟网形式接入电网,其构网运行能力有待挖掘。然而,燃料电池非线性电化学输出特性与储氢状态制约其构网支撑能力,需要刻画安全边界以保证稳定运行。首先,建立燃料电池非线性电化学模型,刻画燃料电池在百毫秒至小时级时间尺度内的安全运行边界。接着,提出一种基于多模式的燃料电池构网型控制策略。该策略根据储氢状态、频率偏差动态调整燃料电池的输出电流,可实现百毫秒内的快速支撑与秒级调频控制,且具备独立运行能力,并给出了关键参数的设计原则。最后,基于PSCAD/EMTDC的仿真结果验证了所提控制的有效性。 展开更多
关键词 燃料电池 构网型控制 惯量支撑 调频 多重约束
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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
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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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模型参数在线优化的质子交换膜燃料电池退化预测方法
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作者 韩云飞 高锋阳 +2 位作者 张建刚 陶彩霞 黄娇娇 《电工技术学报》 北大核心 2026年第6期2146-2162,共17页
耐久性问题是限制质子交换膜燃料电池(PEMFC)大规模商用化的关键问题之一,性能退化预测是当前的研究热点,同时可为PEMFC耐久性问题提供解决思路。针对PEMFC电压退化预测精度提升问题,首先提出一种变体粒子群优化算法在线优化卷积神经网... 耐久性问题是限制质子交换膜燃料电池(PEMFC)大规模商用化的关键问题之一,性能退化预测是当前的研究热点,同时可为PEMFC耐久性问题提供解决思路。针对PEMFC电压退化预测精度提升问题,首先提出一种变体粒子群优化算法在线优化卷积神经网络(CNN)、双向长短期记忆(BiLSTM)神经网络和注意力机制(Attention)混合模型参数的PEMFC电压退化预测方法。所提方法首先利用绝对中位数偏差法、高斯移动平均滤波器和最大-最小值算法对历史电压数据进行去噪、平滑和归一化处理;然后引入变体粒子群优化算法,通过模型预测在线优化模型参数,提升了模型预测精度和鲁棒性;最后使用稳态和动态电压老化数据集验证了所提方法的可行性和高精度。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 性能退化预测 注意力机制 参数优化
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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
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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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基于IVYA-GRU的燃料电池汽车的电池寿命预测
15
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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车载动态工况下燃料电池健康指标提取与寿命估计方法研究
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作者 杨云亮 杜常清 +3 位作者 李威岐 朱文超 吴航宇 谢长君 《汽车工程》 北大核心 2026年第3期690-699,共10页
有效的健康指标(HI)和预测方法是评估质子交换膜燃料电池(PEMFC)剩余使用寿命(RUL)的关键,而在工况复杂的动态负载下直接获取HI是具有挑战性的。此外,传统的深度学习方法受限于一维数据结构的分析模式,难以准确预测PEMFC中包含多种变化... 有效的健康指标(HI)和预测方法是评估质子交换膜燃料电池(PEMFC)剩余使用寿命(RUL)的关键,而在工况复杂的动态负载下直接获取HI是具有挑战性的。此外,传统的深度学习方法受限于一维数据结构的分析模式,难以准确预测PEMFC中包含多种变化模式的老化趋势。因此,本文提出了一种应对动态工况的预测框架,针对动态负载进行分级处理以得到具有老化趋势的伪动态数据,随后提出了一种经验模态分解、功率谱密度和能量分析相结合的方法(EPE),从分级负载中提取了反映动态工况老化趋势的HI。此外在预测方法上,采用了TimesNet网络将一维HI时间序列转换到二维空间并估计了RUL。结果表明,提取的HI可有效表征PEMFC的老化趋势。在RUL估计方面,TimesNet相比BiLSTM和CNN-BiLSTM的误差分别下降了61.8%和25%。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 动态工况 剩余使用寿命 健康指标 深度学习
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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
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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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基于变权重与QPSO-BiLSTM的PEMFC健康状态评价与预测
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作者 郭燚 赵前程 《上海海事大学学报》 北大核心 2026年第1期157-167,共11页
针对质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)健康状态难以准确评价与预测的问题,提出一种基于变权重与改进的双向长短期记忆网络(bidirectional long short-term memory network,BiLSTM)的PEMFC健康状态评价与... 针对质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)健康状态难以准确评价与预测的问题,提出一种基于变权重与改进的双向长短期记忆网络(bidirectional long short-term memory network,BiLSTM)的PEMFC健康状态评价与预测方法。建立PEMFC的健康状态评价指标体系,引入相对劣化度表征各项指标的健康度,并利用健康度量化PEMFC的健康状态;结合改进CRITIC法与模糊层次分析法确定各指标的变权重,应用变权重模糊综合评价模型量化评价PEMFC的健康状态。在PEMFC健康状态评价结果的基础上,利用量子粒子群优化(quantum particle swarm optimization,QPSO)算法优化BiLSTM的关键超参数,构建QPSO-BiLSTM模型对PEMFC的健康状态进行预测。在实测PEMFC数据集上与其他方法进行比较,结果表明,变权重模糊综合评价模型能够更准确地评价PEMFC的健康状态;QPSO-BiLSTM预测模型在各项评价指标上的表现均优于对比模型,预测精度得到显著提升。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(PEMFC) 健康状态 模糊综合评价 变权重 量子粒子群优化(QPSO)算法 双向长短期记忆网络(BiLSTM)
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新型导流块流道PEMFC传质与电性能模拟研究
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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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