辽宁省自然科学基金(20102187)
- 作品数：9 被引量：19H指数：2
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- 相关领域：电气工程动力工程及工程热物理建筑科学更多>>
- 质子交换膜燃料电池阴极电化学反应路径分析被引量：2
- 2013年
- 质子交换膜燃料电池阴极电化学反应对其性能有至关重要的影响。论文基于二电子反应机理,模拟了质子交换膜燃料电池阴极氧和质子电化学反应路径,分析了电化学反应过程中各个步骤能量变化规律和氢氧键形成机制。研究发现,氧分子还原过程中,4个质子逐个接近氧分子,形成氢氧键,最终生成2个水分子;第一个质子采用和氧分子氢氧键102°夹角的方向接近其中一个氧原子,形成第一个氢氧键;当第二个质子和另一个氧原子构成氢氧键时,需要很大的活化能,这是氧还原反应的控制步骤,生成中间产物过氧化氢。研究结果为理解质子交换膜燃料电池电化学反应原理,推动质子交换膜燃料电池的应用具有重要意义。
- 孙红蔡小玉王逊
- 关键词：质子交换膜燃料电池电化学反应过氧化氢能垒
- 直接甲醇燃料电池阳极三维两相流模拟
- 2012年
- 目的研究直接甲醇燃料电池阳极电化学反应和传质特性对其性能的重要影响.方法建立一个直接甲醇燃料电池阳极三维两相流模型,分析电池阳极中甲醇和CO2的分布规律,以及电池温度和甲醇通入流速对电池阳极中甲醇质量浓度和CO2质量浓度分布的影响.结果分析结果表明沿着流道方向,甲醇质量浓度降低,而CO2质量浓度升高;流场脊下甲醇和CO2的质量浓度低于流道下甲醇和CO2的质量浓度;升高电池温度,电化学反应加快,甲醇质量浓度降低而CO2质量浓度升高;增大甲醇通入流速,CO2质量浓度升高.结论电池的电化学反应及流场结构决定了传质在电池中的质量浓度分布;电池的电化学反应速率受电池温度与甲醇通入流速的影响.研究结果对优化直接甲醇燃料电池操作参数,提高电池性能具有重要意义.
- 吴玉厚田扬孙红左家骥
- 关键词：燃料电池两相流
- 阴极流道深度对PEM燃料电池影响的模拟被引量：1
- 2010年
- 目的研究水在PEM(质子交换膜)燃料电池内部的传递与分布.方法改进了一个耦合气体流道和气体扩散层的二维、两相、多组分PEM燃料电池模型,该模型考虑了重力对内部传质的影响.结果通过模拟研究,得到了阳极在上时,不同阴极流道深度对电池内水分布的影响.对比了流道深度为0.5 mm,0.75 mm,1.0 mm和1.25 mm时,水的质量分数分布情况.结论在电池流道内,水的质量分数沿着流道方向变化比较明显,而沿着电池厚度方向变化比较小;在催化层内,水的质量分数沿着流道方向变化不明显,而沿着电池厚度方向变化比较大;在气体扩散层内,在沿着流道方向和电池厚度方向都变化.在阴极相同流道位置,水的质量分数随着流道深度的增加而减少.阴极流道深度越深,水就越容易排出.
- 陈士忠吴玉厚栾丽华金正南刘洪潭
- 关键词：质子交换膜燃料电池两相流水管理
- 催化剂分布对PEM燃料电池性能的影响
- 2012年
- 目的通过实验进一步了解PEM燃料电池工作原理,优化电极结构.方法通过设计一组实验,分别在与流道和脊接触的扩散层上覆盖催化剂,并通过测试燃料电池的电压-电流密度曲线,研究不同催化剂分布方式对其工作性能和交流阻抗的影响.结果在与流道接触的区域涂有催化剂时的电池电流密度略高于与脊对应区域涂有催化剂时的电流密度,扩散层全部覆盖催化剂时电池的电流相当于与流道和脊接触的扩散层上涂有催化剂时的电流之和;同时,催化剂分别涂在与流道和脊接触的扩散层上时,质子交换膜的阻抗、催化剂中电荷传输阻力、阴极中浓差极化的程度和电化学反映的三维效果都不相同.结论催化剂分布在与流道接触的扩散层上时,电池的性能相对催化剂分布在与脊接触的扩散层上时要好,当扩散层上全面覆盖催化剂时,电池的浓差极化会加剧,但化学反应的三维效果得到改善.
- 孙红蔡小玉王逊吕强
- 关键词：PEM燃料电池电流密度催化剂
- 脊宽对交指型PEM燃料电池性能的影响被引量：2
- 2013年
- 目的研究质子交换膜燃料电池的流场结构对于提高其性能的影响.方法实验测试了PEM燃料电池的伏安特性和交流阻抗,并采用等效电路法研究了燃料电池中的欧姆阻抗、法拉第阻抗和电极电双层的电容特性,分析了电池温度和流场脊宽对燃料电池的伏安特性、欧姆阻抗、法拉第阻抗和电极电容特性的影响.结果研究发现:流场脊宽较大,降低了燃料电池的欧姆阻抗、法拉第阻抗和电极电容特性值.结论流场脊宽度较大,有利于提高PEM燃料电池的性能研究结果对优化PEM燃料电池电极结构,推动燃料电池的应用具有重要意义.
- 孙红陈浩赵胜男万烨
- 关键词：PEM燃料电池流场结构阻抗
- 基于温度条件下PEM燃料电池的动态特性被引量：1
- 2011年
- 目的用电流密度分布测量垫片和多通道恒电流/恒电压循环伏安测试仪测量蛇形流场PEM燃料电池的电流分布动态特性.方法根据性能曲线分析PEM燃料电池局部电流和平均电流密度对加湿温度和电池温度的瞬态反应.结果局部电流的瞬态反应比平均电流密度的瞬态反应更复杂;区域不同,局部电流对加湿温度和电池温度的瞬态反应也各不相同;当电池温度由低温度升至高温时,局部电流也呈现不同的响应特性.当电池温度比加湿温度低时,局部电流沿着气体通道方向降低.当电池温度比加湿温度高10 K时,局部电流沿气体通道方向先是增加,当达到最大值后就开始下降.当电池温度比加湿温度高20 K时,局部电流沿气体通道方向增加.结论 PEM燃料电池局部电流密度的动态性能比平均电流密度的动态特性要复杂得多.
- 孙红唐玉兰
- 关键词：PEM燃料电池电流分布动态特性
- 电池管理系统的设计及荷电状态的估算被引量：7
- 2014年
- 电池管理是汽车混合动力系统的关键技术之一。对混合动力汽车电池管理系统(BMS)的硬件和程序流程进行了设计,并采用径向基函数(RBF)神经网络对电池的荷电状态(SOC)进行估算。使用RBF神经网络算法估算SOC可避免对电池内部复杂的电化学反应建模的过程,并可达到较高的精度。
- 刘骞孙红
- 关键词：电池管理系统RBF神经网络荷电状态
- 质子交换膜中的传质分析被引量：5
- 2012年
- 质子交换膜燃料电池是最有应用前景的汽车动力替代系统。质子交换膜中的传质是质子交换膜燃料电池性能的控制因素之一。论文从宏观和微观角度分析了质子交换膜中的质子和水分的传递机理,分析了操作参数对质子在质子交换膜中传递的影响。研究发现:外载荷对质子和水分在质子交换膜中的传递有很大影响;(H_5O_2)^+是水合质子的主要结构形式;通过(H_5O_2)^+中氢氧键不断形成与断裂,电荷在质子交换膜中得以传递。研究结果对理解质子交换膜中的传质机理及其推广应用具有积极意义。
- 孙红栾丽华吴铁军唐玉兰王逊
- 关键词：质子交换膜质子分子模拟
- 不同蛇形流场下的直接甲醇燃料电池性能及阻抗分析被引量：1
- 2013年
- 目的研究不同实验条件下单通道蛇形流场与多通道蛇形流场直接甲醇燃料电池的性能差异与阻抗变化.方法实验测量了蛇形流场甲醇燃料电池的伏安特性和交流阻抗,分析了流场结构、甲醇浓度和流速对电池伏安特性和交流阻抗的影响.结果实验结果表明:多通道蛇形流场甲醇燃料电池的性能优于单通道蛇形流场甲醇燃料电池.通过等效电路分析其交流阻抗发现:多通道蛇形流场甲醇燃料电池的欧姆阻抗、电极反应阻抗都比较小;多通道蛇形流场甲醇燃料电池电极形成的双电层特性趋近电阻特性.结论阻抗的变化是决定多通道蛇形流场甲醇燃料电池性能高于单通道蛇形流场甲醇燃料电池的重要原因.研究结果对甲醇燃料电池性能和电极优化提供了有益的参考.
- 吴玉厚田扬孙红万烨
- 关键词：DMFC交流阻抗伏安特性
