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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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机械设计参数不确定性下PEMFC用气体扩散层(GDL)接触压力分布的研究
2
作者 陈波 李亚敏 +1 位作者 贾蒙 杨治军 《太阳能学报》 北大核心 2025年第11期144-153,共10页
为降低质子交换膜燃料电池(PEMFC)机械维护的强约束性,提升其性能、延长其各组件的使用寿命,该文从气体扩散层厚度、气体扩散层孔隙率、双极板弯曲半径3个确定参数的不确定性机械设计参数出发,基于高斯定律概率方法对机械不确定性参数... 为降低质子交换膜燃料电池(PEMFC)机械维护的强约束性,提升其性能、延长其各组件的使用寿命,该文从气体扩散层厚度、气体扩散层孔隙率、双极板弯曲半径3个确定参数的不确定性机械设计参数出发,基于高斯定律概率方法对机械不确定性参数对接触压力的影响进行评估。探讨了气体扩散层厚度、气体扩散层孔隙率、双极板弯曲半径3个宏观尺度与GDL接触压力这一微观尺度之间的关联;研究了机械设计参数的不确定性及其对接触压力的影响,并利用集成不确定性建模/仿真对GDL尺寸的可靠性进行实验验证。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 气体扩散层 孔隙率 双极板 接触压力
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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
3
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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PEMFC阴极运行环境中CrAlCN涂层的耐蚀性
4
作者 董媛 寇显利 徐孝康 《腐蚀与防护》 北大核心 2025年第8期18-24,52,共8页
为了改善质子交换膜燃料电池(PEMFC)双极板在汽车实际运行工况下的耐蚀性,采用磁控溅射技术在316L不锈钢基体上沉积了CrAlCN涂层。使用场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学工作站对涂层的微观结构、化学键类型和耐蚀... 为了改善质子交换膜燃料电池(PEMFC)双极板在汽车实际运行工况下的耐蚀性,采用磁控溅射技术在316L不锈钢基体上沉积了CrAlCN涂层。使用场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学工作站对涂层的微观结构、化学键类型和耐蚀性进行了研究。结果表明:CrAlCN涂层主要由Cr7C3、CrN、AlN和金属氧化物相组成;涂层结构致密且无明显缺陷;CrAlCN涂层在循环电位极化和长期浸泡条件下均为316L不锈钢双极板提供了优异的腐蚀保护,这表明CrAlCN涂层在双极板上具有很大的应用潜力。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 双极板 CrAlCN涂层 循环电位极化 浸泡
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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
5
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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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：1
6
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TCN和AUKF联合迭代的PEMFC寿命融合预测方法 被引量：3
7
作者 赵波 张领先 +3 位作者 章雷其 陈哲 刘相万 谢长君 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第9期3609-3623,I0029,共16页
针对质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的剩余使用寿命预测问题,该文提出一种基于时序卷积神经网络(temporal convolutional network,TCN)和自适应无迹卡尔曼滤波(adaptive unscented Kalman filter,AUKF)... 针对质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的剩余使用寿命预测问题,该文提出一种基于时序卷积神经网络(temporal convolutional network,TCN)和自适应无迹卡尔曼滤波(adaptive unscented Kalman filter,AUKF)联合迭代的融合预测方法。该方法首先利用TCN进行短期预测,并用贝叶斯算法计算融合权重。然后利用离散小波变换将老化数据分解为波动趋势和老化趋势,基于TCN长期迭代预测波动趋势,基于TCN和AUKF联合迭代长期预测老化趋势,并将两种趋势叠加得到长期预测结果。最后利用融合权重将多个单体PEMFC的长期预测结果相融合。基于2种工况下5个单体电池的数据验证,短期预测结果表明TCN具有高预测精度,长期预测结果表明融合过程降低了PEMFC单体间老化程度不均衡的影响,提高电堆整体寿命预测的稳定性。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 剩余使用寿命 时序卷积网络 联合迭代 融合权重
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无阳极吹扫的氢气再循环PEMFC的性能
8
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
9
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
10
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
11
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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基于LLIMA的PEMFC电压模型参数辨识方法
12
作者 赵磊 温素芳 +1 位作者 刘广忱 张少杰 《太阳能学报》 北大核心 2025年第7期541-549,共9页
针对多数元启发式算法面对质子交换膜燃料电池电压模型参数辨识问题时易发生“早熟”导致参数辨识精度较低的问题,该文在改进蜉蝣算法基础上提出一种混沌映射和自适应Levy飞行的改进蜉蝣算法。首先,引入Logistic方程生成混沌序列,映射... 针对多数元启发式算法面对质子交换膜燃料电池电压模型参数辨识问题时易发生“早熟”导致参数辨识精度较低的问题,该文在改进蜉蝣算法基础上提出一种混沌映射和自适应Levy飞行的改进蜉蝣算法。首先,引入Logistic方程生成混沌序列,映射到问题空间中提高种群初始化的遍历性;其次,在蜉蝣的速度更新中加入自适应Levy飞行算法,利用Levy飞行大概率小步长,小概率大步长的特性帮助算法跳出局部最优值;此外,加入自适应策略动态调整蜉蝣速度,进一步缩短算法寻优时间;最后,通过4种测试函数在两种不同维度下的寻优结果验证算法的有效性。将所提算法应用于SR-12燃料电池电压模型参数辨识中,结果表明:相较于蜉蝣算法、改进的蜉蝣算法和粒子群算法,所提算法针对加入/未加入白噪声的实验数据均具有更快的收敛速度、更高的辨识精度以及更强的鲁棒性。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 元启发式算法 辨识 Levy飞行 混沌映射
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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
13
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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提高PEMFC阴极性能的类波结构流道设计
14
作者 陈焓 张德满 +1 位作者 邓鹏 鞠洪玲 《高校化学工程学报》 北大核心 2025年第2期228-236,共9页
质子交换膜燃料电池(PEMFC)的性能与流场中反应物的输运和水管理密切相关。通过绘制对称的波形函数曲线设计了4种类波结构流道用来提高PEMFC的传质和除水能力,并且运用数值模拟的方法分析了不同波形结构的水气分布、净功率密度。结果表... 质子交换膜燃料电池(PEMFC)的性能与流场中反应物的输运和水管理密切相关。通过绘制对称的波形函数曲线设计了4种类波结构流道用来提高PEMFC的传质和除水能力,并且运用数值模拟的方法分析了不同波形结构的水气分布、净功率密度。结果表明,与传统直流道相比,类波结构流道通过频繁的气流扰动使其性能得到了提高。波形为y=|0.4sin(2x)|流道的传质能力最大提高了16.2%,而波形为y=|0.4sin(x)|流道的除水能力最大提高了33.78%。在净功率密度方面,4种不同波形的流道相比直流道分别最大提高了0.81%、3.38%、5.64%、8.12%。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 类波流道 传质和除水能力 净功率密度
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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
15
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
16
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
17
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
18
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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平行流道中插入泡沫金属对PEMFC性能影响与优化
19
作者 魏建宇 董小平 +2 位作者 郭博航 张文泽 杨丽颖 《河北能源职业技术学院学报》 2025年第2期42-46,共5页
为研究平行流道中插入泡沫金属对质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)中氧气分布、氧气压力分布、极化曲线与功率密度曲线的影响,通过采用开尔文结构建立泡沫金属模型,在质子交换膜燃料电池的平行流道中均匀... 为研究平行流道中插入泡沫金属对质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)中氧气分布、氧气压力分布、极化曲线与功率密度曲线的影响,通过采用开尔文结构建立泡沫金属模型,在质子交换膜燃料电池的平行流道中均匀添加不同厚度的泡沫金属,将其中的具有泡沫金属与平行流道厚度比为1:1的流道与泡沫金属流道和平行流道的PEMFC仿真后对比其极化曲线及峰值密度曲线,以及将具有不同泡沫金属厚度的平行流道的PEMFC性能进行对比。结果表明:与平行流道和泡沫金属流道相比,在平行流道中添加泡沫金属的PEMFC峰值功率密度更高,电池的性能更好;当其厚度比从20:1减小至1:5时,氧气分布更加均匀,氧气的压力差更小,且其峰值功率密度更高,当其厚度比减小至1:30时,电池性能提高不大。可见平行流道中插入泡沫金属流道的质子交换膜燃料电池具有更优的性能,结合生产实际和数据可得出泡沫金属与平行流道厚度比为1:5为最优厚度。 展开更多
关键词 pemfc 泡沫金属 平行流道 最优厚度
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PEMFC阴极蛇形通道两相流动特性的数值研究
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作者 秦磊 郭雪岩 《太阳能学报》 北大核心 2025年第5期21-28,共8页
为研究质子交换膜燃料电池(PEMFC)在不同工况条件下的水管理特性,基于VOF方法对PEMFC阴极蛇形通道中的两相流动过程进行数值研究,采用在通道底面挖取入水孔的方式,通过设定不同相态比例的水为入口条件,旨在分析阴极通道中不同相态比例... 为研究质子交换膜燃料电池(PEMFC)在不同工况条件下的水管理特性,基于VOF方法对PEMFC阴极蛇形通道中的两相流动过程进行数值研究,采用在通道底面挖取入水孔的方式,通过设定不同相态比例的水为入口条件,旨在分析阴极通道中不同相态比例混合物的两相流动状态和输运过程对燃料电池水管理的影响。结果表明:通过分析通道入口处的水团分离特性,发现不同相态比例对水团在入口处的分离时间、分离体积有显著的影响,并发现入口处水团的两种分离方式以及壁面偏好差异,尤其是U型管处堆积差异的现象更加明显;通道中观测到的特征流型与两种分离方式有关,并且影响着通道的排水性能。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 两相流 水管理 VOF 汽水混合物
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