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密封圈微观形貌与操作条件对PEMFC密封性能影响研究
1
作者 韩恺 黄威超 +2 位作者 王萱宇 吕宝 郑莎 《北京理工大学学报》 北大核心 2026年第2期160-168,共9页
为了研究质子交换膜燃料电池密封圈表面微观形貌和操作条件对密封性能的影响规律,采用分形理论量化密封圈表面形貌,通过分形维数D和尺度系数G表征表面的复杂形貌和多尺度特性,构建了包含密封圈微观形貌的二维封装模型.结合泊肃叶理论和R... 为了研究质子交换膜燃料电池密封圈表面微观形貌和操作条件对密封性能的影响规律,采用分形理论量化密封圈表面形貌,通过分形维数D和尺度系数G表征表面的复杂形貌和多尺度特性,构建了包含密封圈微观形貌的二维封装模型.结合泊肃叶理论和Roth模型计算气体泄漏率,并通过实验验证模型准确性.结果表明:分形维数D增加导致氢气泄漏率上升,而尺度系数G增加有助于抑制氢气泄漏.封装压力低于0.4 MPa时表面形貌主导泄漏行为,高于0.4 MPa时密封性能趋于稳定.在低封装压力下应重点关注表面微观形貌优化,高封装压力下则需同时强化操作参数调控,为工程应用中的密封设计提供了理论依据. 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(pemfc) 密封性能 分形参数 操作条件 封装压力
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基于变权重与QPSO-BiLSTM的PEMFC健康状态评价与预测
2
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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渐扩三维波浪流道对PEMFC水气输运和性能的影响
3
作者 吴卫 李文浩 杜常清 《工程热物理学报》 北大核心 2026年第2期578-587,共10页
阴极流道形状对质子交换膜燃料电池阴极室气体分布、微孔层排水性能及输出性能具有重要影响。本文通过构建单流道三维非等温两相流模型,研究了渐扩流道和三维波浪形流道结构对燃料电池输出性能的影响规律;提出了渐扩型三维波浪流道的双... 阴极流道形状对质子交换膜燃料电池阴极室气体分布、微孔层排水性能及输出性能具有重要影响。本文通过构建单流道三维非等温两相流模型,研究了渐扩流道和三维波浪形流道结构对燃料电池输出性能的影响规律;提出了渐扩型三维波浪流道的双重强化方案,并研究该流道结构对质子交换膜燃料电池内部反应气体扩散运输、微孔层内液态水的排除以及输出性能的影响。结果表明:渐扩流道和三维波浪流道均能提升电池输出性能,功率密度最大分别可增加4%、1.13%;双重强化的渐扩型三维波浪流道在促进氧气扩散运输的同时,还使液态水的排除能力得到提升,排水性能最高提升了4.6%,增强了电池的输出特性,功率密度最大可提升4.04%。 展开更多
关键词 pemfc 渐扩型流道 三维波浪流道 双重强化
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PEMFC振动泄漏问题研究进展
4
作者 张喜玉 邢彦锋 杨夫勇 《电源技术》 北大核心 2026年第3期411-423,共13页
质子交换膜燃料电池(PEMFC)因其高效能和零污染排放而成为清洁能源转型的重要方向,但在实际运行中常受到机械振动影响,进而引发密封失效与泄漏问题。综述了PEMFC密封研究的进展,重点涵盖密封材料特性、有限元分析在密封结构设计中的应用... 质子交换膜燃料电池(PEMFC)因其高效能和零污染排放而成为清洁能源转型的重要方向,但在实际运行中常受到机械振动影响,进而引发密封失效与泄漏问题。综述了PEMFC密封研究的进展,重点涵盖密封材料特性、有限元分析在密封结构设计中的应用,以及温度与运行环境对密封性能的影响。同时,结合螺栓振动松动和橡胶振动松弛泄漏机理模型,探讨了振动条件下PEMFC的泄漏行为演变机制,涉及密封结构、气体扩散层及其他关键部件的变化过程,并分析了影响泄漏率的主要因素。在此基础上,总结了泄漏检测与控制的最新方法,包括气体泄漏检测技术、压力监测手段,以及通过结构优化、材料改进和主动密封技术提升密封可靠性的措施。 展开更多
关键词 pemfc 振动条件 泄漏机理模型 密封性能 泄漏检测与控制
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基于AI算法的PEMFC发电系统的优化
5
作者 杨泽雨 雷金勇 +2 位作者 廖文浩 杨曦 袁新杰 《电池》 北大核心 2026年第1期61-68,共8页
质子交换膜燃料电池(PEMFC)是目前我国大型储能及发电系统的主要技术之一。兆瓦级发电系统常采用多个百千瓦级PEMFC系统并联而成,多个系统实现多机并联发电控制是系统设计难点之一。通过人工智能(AI)算法搭建多机协同控制系统,实现多机... 质子交换膜燃料电池(PEMFC)是目前我国大型储能及发电系统的主要技术之一。兆瓦级发电系统常采用多个百千瓦级PEMFC系统并联而成,多个系统实现多机并联发电控制是系统设计难点之一。通过人工智能(AI)算法搭建多机协同控制系统,实现多机协同及自动控制,兆瓦级PEMFC系统的发电效率达50%以上,并满足40000 h以上的寿命要求。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(pemfc) 发电系统 人工智能(AI) 多机协同 发电效率 寿命
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梯度微孔层PEMFC膜电极的水气传输性能
6
作者 陈祥华 王开琼 +3 位作者 何苗苗 邓治夏 冯勇 刘俊 《电池》 北大核心 2026年第1期103-108,共6页
针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)膜电极气体扩散层(GDL)水气传输效率较低的问题,提出双层梯度结构微孔层设计的GDL结构,并借助微孔层数值重构算法和多场耦合数值模拟仿真方法,分析装配梯度化结构微孔层时膜电极内部的水气传输过程,重点... 针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)膜电极气体扩散层(GDL)水气传输效率较低的问题,提出双层梯度结构微孔层设计的GDL结构,并借助微孔层数值重构算法和多场耦合数值模拟仿真方法,分析装配梯度化结构微孔层时膜电极内部的水气传输过程,重点研究操作电流密度变化对膜电极发电性能的影响。优化GDL的孔隙率、厚度和材料分布,可改善膜电极内的水气传输性能,减少“水淹”和“干涸”现象的发生,提高PEMFC的整体性能。碳纳米管(CNT)掺杂量为20%质量分数时,可提升微孔层电导率、气体扩散率,优化界面欧姆阻抗,制得的膜电极在0.61 V电压下,最大功率密度达到1.525 W/cm^(2),性能超过传统膜电极的10%。 展开更多
关键词 梯度微孔层 质子交换膜燃料电池(pemfc) 膜电极组件(MEA) 水管理
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晶粒细化对PEMFC双极板用含N不锈钢力学性能与耐蚀性的影响
7
作者 李嘉舒 王丙兴 +4 位作者 李卓程 朱文祥 焦晶晶 王斌 田勇 《金属热处理》 北大核心 2026年第2期38-46,共9页
为探究不同退火工艺调控的晶粒尺寸对含N奥氏体不锈钢力学性能与耐腐蚀性的影响,进而为质子交换膜燃料电池双极板用该类不锈钢23NSS的性能优化提供理论依据,采用EBSD、XRD、室温拉伸试验及电化学测试相结合的方法,系统分析了晶粒尺寸变... 为探究不同退火工艺调控的晶粒尺寸对含N奥氏体不锈钢力学性能与耐腐蚀性的影响,进而为质子交换膜燃料电池双极板用该类不锈钢23NSS的性能优化提供理论依据,采用EBSD、XRD、室温拉伸试验及电化学测试相结合的方法,系统分析了晶粒尺寸变化与含N试验不锈钢性能的关联规律。结果表明,晶粒细化可显著提升含N不锈钢23NSS的耐腐蚀性,这主要归因于晶粒细化使材料中特殊晶界(Σ1°-29°)的占比与长度及小角度晶界占比均得到提高,不仅促进了Cr、N原子的扩散,还为钝化膜的形成提供了更多形核位点;同时,该不锈钢经优化退火处理后屈服强度最高可达725.8 MPa,断裂总延伸率为43.1%,实现了优异的强韧性匹配。 展开更多
关键词 含N不锈钢 退火 晶粒细化 耐蚀性 力学性能 质子交换膜燃料电池
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PEMFC耦合高温热泵蒸汽电力联产系统热力学分析与优化设计
8
作者 李青山 郝勇生 +1 位作者 陈斌 孙立 《中国电机工程学报》 北大核心 2026年第2期656-666,I0017,共12页
针对质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)热电联产系统仅能满足住宅低温用热需求,而无法提供高品位热能的问题。该文提出一种面向工业应用的PEMFC耦合高温热泵蒸汽电力联产系统,充分回收PEMFC冷却系统与阴极... 针对质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)热电联产系统仅能满足住宅低温用热需求,而无法提供高品位热能的问题。该文提出一种面向工业应用的PEMFC耦合高温热泵蒸汽电力联产系统,充分回收PEMFC冷却系统与阴极排气余热,通过蒸汽热泵制取125℃蒸汽实现余热提质利用;利用Aspen plus与Matlab软件联合仿真,建立系统稳态模型。对PEMFC不同运行工况下的产热与散热进行分析,研究PEMFC关键运行参数对系统蒸汽产率和能效的影响。结果表明,PEMFC额定输出功率条件下,蒸汽产率最高为0.1 t/h,该系统能量效率较PEMFC系统提升5%,其中压缩机能耗最高,3台压缩机能耗占系统总能耗的99%。因此,所提出的蒸汽电力联产系统可实现高效蒸汽和电力供应,可为PEMFC工业化应用提供指导建议。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 高温热泵 热电联产 蒸汽 热力学性能
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基于内阻特性的PEMFC发电效率建模与分析
9
作者 周唯逸 郑万俊 +1 位作者 卫东 徐钰栋 《电源学报》 北大核心 2026年第1期190-198,共9页
基于质子交换膜燃料电池PEMFC(proton exchange membrane fuel cell)等效电路模型和电化学反应理论,建立燃料电池发电效率计算模型,研究操作条件(工作温度、工作湿度)对电堆的内阻特性、输出特性和发电效率的影响,以堆内直流总内阻最小... 基于质子交换膜燃料电池PEMFC(proton exchange membrane fuel cell)等效电路模型和电化学反应理论,建立燃料电池发电效率计算模型,研究操作条件(工作温度、工作湿度)对电堆的内阻特性、输出特性和发电效率的影响,以堆内直流总内阻最小为原则,研究获得不同电流密度输出下的最佳操作条件;设计交流阻抗特性和U-I输出特性实验,验证模型的准确性和有效性。仿真和实验结果表明:内阻特性和输出电流密度是影响燃料电池发电效率变化的重要因素;堆内直流总内阻最小时所对应的操作条件,可优化电堆输出性能,提高发电效率;所建立的燃料电池发电效率模型可准确反映电堆内部特性,计算结果有效、可靠。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 发电效率 操作条件 内阻特性 电流密度
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基于改进灰狼算法的PEMFC输出功率和系统效率多目标优化 被引量：2
10
作者 黄诚 苏建徽 +3 位作者 解宝 黄赵军 瞿晓丽 王建国 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期37-43,共7页
为了同时优化质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells,PEMFC)系统的效率和输出功率,文章首先建立PEMFC系统的机理模型,并分析系统效率和输出功率特性;其次针对传统灰狼算法(grey wolf optimizer,GWO)的初始化种群不均... 为了同时优化质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells,PEMFC)系统的效率和输出功率,文章首先建立PEMFC系统的机理模型,并分析系统效率和输出功率特性;其次针对传统灰狼算法(grey wolf optimizer,GWO)的初始化种群不均匀和易出现早熟收敛的问题,引入佳点集种群初始化策略和非线性收敛因子策略,并由此提出一种改进多目标灰狼优化算法(multi-objective grey wolf optimizer,MOGWO),有效改善了灰狼算法的搜索精度和收敛性能;然后针对改进多目标灰狼优化算法求得的Pareto最优解集,使用TOPSIS评价法得出逼近理想解的最佳解,确定PEMFC系统的最佳运行条件;最后对所提出的MOGWO算法进行仿真验证,结果表明该算法能够有效提高PEMFC系统在实际运行中的输出功率和系统效率。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(pemfc) 输出功率 系统效率 多目标优化 改进灰狼算法
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基于氢气再循环的PEMFC阳极系统运行特性 被引量：1
11
作者 邓期昊 颜俊明 陈奔 《航空学报》 北大核心 2025年第9期135-148,共14页
基于氢气再循环的阳极系统能够提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统的氢气利用率和输出性能。阳极吹扫能缓解氮气浓度升高和液态水积累对电堆性能的影响,但会使电堆工作特性发生周期性波动。针对引射器与循环泵并联的PEMFC阳极系统工作... 基于氢气再循环的阳极系统能够提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统的氢气利用率和输出性能。阳极吹扫能缓解氮气浓度升高和液态水积累对电堆性能的影响,但会使电堆工作特性发生周期性波动。针对引射器与循环泵并联的PEMFC阳极系统工作特性进行了研究。研究表明,高工况下引射器单独工作即可保障电堆的稳定运行,低工况下则需氢气循环泵介入再循环过程从而弥补引射器再循环能力的不足。在工作电流小于180 A时启动循环泵与引射器共同工作,在吹扫过程中相比引射器模式阳极入口流速提升2.4%,吹扫结束后流速下冲减小71.5%。为保证较高的氢气再循环比,应控制排气总管平均氮气浓度低于6%。基于氢气利用率和氮气浓度对系统吹扫策略进行正交优化,结果表明,氢气利用率和排气总管平均氮气摩尔分数表现出互斥关系,吹扫持续时间超过吹扫周期的1.5%即可满足系统使用需求,经优化后的吹扫策略能保证氢气利用率达到98%的同时,排气总管平均氮气浓度在约4.0%。 展开更多
关键词 燃料电池 氢气再循环 阳极吹扫 工作特性 pemfc
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无阳极吹扫的氢气再循环PEMFC的性能
12
作者 彭天仁 胡石林 +2 位作者 叶一鸣 齐鑫 曾静 《电池》 北大核心 2025年第6期1230-1235,共6页
目前,关于质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统提升氢气利用率的研究很多,但主要集中在通过优化吹扫等方面提高氢气利用率,少有长时间性能保持方面的报道,将氢气利用率做到100%的研究更少。提出一种300 W级PEMFC系统,该系统在阳极再循环模式... 目前,关于质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统提升氢气利用率的研究很多,但主要集中在通过优化吹扫等方面提高氢气利用率,少有长时间性能保持方面的报道,将氢气利用率做到100%的研究更少。提出一种300 W级PEMFC系统,该系统在阳极再循环模式下,通过水气分离装置去除装置中多余水分,通过阳极循环和循环泵的动态调整,保持长时间运行下电压的稳定。所提出的无阳极吹扫的再循环电池系统氢气综合利用率为99.998%。通过实验测试和分析PEMFC在不同吹扫状态、负载状态的动态特性,在周期性调泵操作下,无吹扫电池电压可以在5 h后保持97.85%。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(pemfc) 吹扫 阳极循环 氢气利用率 液态水 电压 泵负载
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PEMFC空气系统过氧比优化控制
13
作者 吴浩健 王宇宁 +1 位作者 王科隆 田韶鹏 《江苏大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期523-528,共6页
首先在Simulink中建立一个四阶的燃料电池空气系统模型,包括电压模型、空压机模型、阴极模型、供应管道模型.其次设计PID、模糊PID和滑模控制器对空压机电压进行控制,使系统在燃料电池负载电流变化时可以及时跟踪最佳过氧比.仿真结果表... 首先在Simulink中建立一个四阶的燃料电池空气系统模型,包括电压模型、空压机模型、阴极模型、供应管道模型.其次设计PID、模糊PID和滑模控制器对空压机电压进行控制,使系统在燃料电池负载电流变化时可以及时跟踪最佳过氧比.仿真结果表明:当负载电流突变时,在输出空压机电压合理的前提下,滑模控制比PID和模糊PID控制缩短了约1.5 s的过氧比调节时间,能够更快到达最佳过氧比,有更好的控制效果,而且系统输出净功率可以保持在17 kW以上. 展开更多
关键词 pemfc系统 过氧比 PID控制 模糊PID控制 滑模控制
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PEMFC膜水含量及水传输综述
14
作者 禹永帅 刘永峰 +2 位作者 韩启沃 张璐 裴普成 《电池》 北大核心 2025年第1期146-152,共7页
燃料电池水管理的目的是维持电池内部的水平衡状态,实现长期稳定工作并保持最高输出性能。膜水含量是重要的状态参数,对电池的性能影响很大。综述质子交换膜燃料电池(PEMFC)内水的传输、转化过程以及膜水含量的研究进展。总结目前PEMFC... 燃料电池水管理的目的是维持电池内部的水平衡状态,实现长期稳定工作并保持最高输出性能。膜水含量是重要的状态参数,对电池的性能影响很大。综述质子交换膜燃料电池(PEMFC)内水的传输、转化过程以及膜水含量的研究进展。总结目前PEMFC膜水含量的测量方法,包括在线分析、数值模拟和间接法等,分析膜水含量对电流密度分布、质子传导能力和膜电阻等的影响机理。对比现有研究方法和检测方法的优缺点。当前,膜水含量的监测因成本、实时性和环境因素,仍有一定的局限性和误差。建立实时监测模型,维持水平衡状态,是提升电池性能和耐久性的关键。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(pemfc) 水含量 电流密度分布 质子传输 膜电阻 水传输 耐久性
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金属氧化物在PEMFC铂基催化剂中的研究进展 被引量：2
15
作者 黄晶 王金辉 +1 位作者 刘建峰 施正荣 《电池》 北大核心 2025年第2期349-353,共5页
为降低成本,提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)的效率,有必要开发低铂负载的氧还原催化剂。介绍金属氧化物在PEMFC中氧还原催化剂领域的应用。金属氧化物作为PEMFC铂基催化剂的载体,具有较高的潜力,能提高催化剂的氧还原活性,也是良好的氧... 为降低成本,提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)的效率,有必要开发低铂负载的氧还原催化剂。介绍金属氧化物在PEMFC中氧还原催化剂领域的应用。金属氧化物作为PEMFC铂基催化剂的载体,具有较高的潜力,能提高催化剂的氧还原活性,也是良好的氧还原催化剂,能催化氧还原反应(ORR)的进行。TiO_(2)、SnO_(2)和WO_(3)等金属氧化物作为铂基催化剂的载体,通过优化结构、掺杂元素等方式,可提高催化剂的催化活性、稳定性和耐久性。对金属氧化物在PEMFC铂基催化剂中的应用前景提出展望。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(pemfc) 金属氧化物 氧还原反应(ORR) 催化剂 铂(Pt)
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在模拟PEMFC环境和载荷共同作用下垫片材料的化学损伤研究
16
作者 赵嘉平 韦彦强 +3 位作者 冯一帆 张思琪 储俊 谈金祝 《电源技术》 北大核心 2025年第3期615-623,共9页
以质子交换膜燃料电池(PEMFC)的密封垫片为研究对象,通过实验方法对处于模拟PEMFC环境和压缩载荷共同作用下垫片材料(硅橡胶弹性体材料)的化学损伤情况进行研究。利用衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)技术和X射线光电子能谱(XPS... 以质子交换膜燃料电池(PEMFC)的密封垫片为研究对象,通过实验方法对处于模拟PEMFC环境和压缩载荷共同作用下垫片材料(硅橡胶弹性体材料)的化学损伤情况进行研究。利用衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)技术和X射线光电子能谱(XPS)技术从材料的分子结构分析垫片材料老化前后的化学损伤情况,并利用光学显微镜观察材料老化前后的表面微观形貌变化。实验结果表明,在模拟PEMFC环境和压缩载荷共同作用下,硅橡胶垫片材料的表面会出现化学损伤,分子结构发生了变化,材料表面的高分子主链产生断裂,高分子的交联区会发生水解,同时会生成新的物质SiO2。压缩载荷的增大和老化时间的增加会加剧硅橡胶垫片材料的损伤。 展开更多
关键词 pemfc 垫片材料 压缩载荷 化学损伤
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温度与压力对PEMFC气体扩散层关键指标的影响 被引量：1
17
作者 韦祎 邢彦锋 +3 位作者 张小兵 杨夫勇 曹菊勇 王影 《电池》 北大核心 2025年第4期757-762,共6页
低温质子交换膜燃料电池(PEMFC)中,气体扩散层(GDL)的温度变化带来的形变,对电池性能有重要影响。采用数值模拟方法,建立GDL的压缩模型,模拟在不同的工作温度下,装配压力对GDL传输特性的影响。工作温度的升高,会使GDL吸湿膨胀形变程度加... 低温质子交换膜燃料电池(PEMFC)中,气体扩散层(GDL)的温度变化带来的形变,对电池性能有重要影响。采用数值模拟方法,建立GDL的压缩模型,模拟在不同的工作温度下,装配压力对GDL传输特性的影响。工作温度的升高,会使GDL吸湿膨胀形变程度加剧,GDL孔隙结构加大,肋下和流道孔隙率增大,肋下电导率增加;压力的变化,会影响GDL的压缩状态和气体通道的开放性,对低温GDL的孔隙率影响最大,压力为2.0 MPa时,电导率明显增长。当工作温度为80℃,最佳装配压力在2.2~2.4 MPa时,孔隙率和电导率取得动态平衡,GDL获得最佳性能。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(pemfc) 气体扩散层(GDL) 数值模拟 形变 工作温度 压力 孔隙率 电导率
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基于螺旋-花瓣耦合仿生流场的PEMFC性能分析与评价研究
18
作者 周谦谋 徐峰祥 +1 位作者 邹震 蒋舟顺 《太阳能学报》 北大核心 2025年第9期382-389,共8页
该文基于仿生思想设计一种耦合螺旋线结构与花瓣分形的新型仿生流场(BFF),并将提出的BFF与传统单蛇流场(1SFF)、五蛇流场(5SFF)和平行流场(PFF)的PEMFC峰值功率密度、水气传输特性、电流密度分布以及压降等性能指标进行对比分析。研究... 该文基于仿生思想设计一种耦合螺旋线结构与花瓣分形的新型仿生流场(BFF),并将提出的BFF与传统单蛇流场(1SFF)、五蛇流场(5SFF)和平行流场(PFF)的PEMFC峰值功率密度、水气传输特性、电流密度分布以及压降等性能指标进行对比分析。研究结果表明:0.6 V工作电压下,BFF的氧气质量分数平均值比PFF高67.9%,水质量分数平均值相较于PFF降低23.9%,两项均匀性指数达到0.9高于其他3种流场;BFF各界面层的平均膜态水含量小于其余3种流场,有效地去除生成产物水;BFF显著地降低压降,整体压降仅为PFF的16.7%。BFF峰值功率密度分别比1SFF高3.7%、比5SFF高5.5%、比PFF高30.1%。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(pemfc) 流场 数值模拟 仿生设计 水管理
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PEMFC阴极催化层的团聚体模型与扩散模拟
19
作者 秦帅昌 苏丹丹 +1 位作者 聂旭亮 张帆 《电池》 北大核心 2025年第6期1285-1293,共9页
质子交换膜燃料电池(PEMFC)电化学反应产物液态水会占据催化层(CL)孔隙,阻碍氧气扩散,甚至导致电池输出性能严重下降。为提高CL氧气扩散能力,采用随机法重建CL团聚体模型,基于格子玻尔兹曼方法(LBM),模拟CL孔隙率、碳载体直径、离聚物... 质子交换膜燃料电池(PEMFC)电化学反应产物液态水会占据催化层(CL)孔隙,阻碍氧气扩散,甚至导致电池输出性能严重下降。为提高CL氧气扩散能力,采用随机法重建CL团聚体模型,基于格子玻尔兹曼方法(LBM),模拟CL孔隙率、碳载体直径、离聚物厚度等结构参数和液态水饱和度的耦合作用对氧气扩散的影响。增大CL孔隙率,可提高CL内部氧气平均浓度,但超过0.5以后,影响减弱;增大碳载体直径,有利于氧气扩散,但大于30 nm时,氧气平均浓度增长变缓;随着离聚物与碳载体质量比(I/C比)的增大,CL内氧气平均浓度先增大后减小;增加液态水饱和度,CL氧气平均浓度下降。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(pemfc) 阴极催化层 团聚体模型 格子玻尔兹曼 氧气扩散
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PEMFC钛金属双极板的制备工艺进展 被引量：1
20
作者 王永 李伟 +2 位作者 李秀兰 蒋啸 周新军 《稀有金属》 北大核心 2025年第2期230-246,共17页
双极板作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)中的核心零部件之一,对PEMFC功率密度、服役寿命等具有决定性作用。其中钛金属具有较高的比强度、耐蚀性和导电性,在PEMFC双极板方面具有巨大的应用前景。然而,未改性的钛金属双极板在PEMFC苛刻环... 双极板作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)中的核心零部件之一,对PEMFC功率密度、服役寿命等具有决定性作用。其中钛金属具有较高的比强度、耐蚀性和导电性,在PEMFC双极板方面具有巨大的应用前景。然而,未改性的钛金属双极板在PEMFC苛刻环境中仍然会被腐蚀,所形成的钝化膜增加了双极板的接触电阻,并且钛金属自身成形能力较差、回弹较高,因此急需对其进行表面改性,并优化其成形工艺。本文首先在钛金属双极板表面改性方面,概述了物理气相沉积法(PVD)、化学气相沉积法(CVD)、电镀、渗氮等表面改性技术的特点及其应用前景,这些改性技术可以实现非晶碳(α-C)、过渡金属碳/氮化物、贵金属、导电聚合物等涂层的制备,进而达到双极板在PEMFC环境中的使用要求。其次,在钛金属双极板的成形方面,针对其成形性较差的问题,介绍了钛金属双极板电磁成形、3D打印、多级冲压等成形工艺的研究现状,这些优化后的成形工艺克服了钛金属成形极限低和成形性能差的问题,可以实现超薄钛板的制备。最后,针对钛金属双极板目前面临的表面改性及成形相关问题,展望了钛金属双极板未来的研究方向。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(pemfc) 钛金属双极板 表面改性 物理气相沉积法(PVD) 过渡金属氮化物涂层 3D打印成形
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