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中国氢燃料电池汽车市场发展现状及展望

南方能源建设 2024年第2期11卷 162-171页

作者：刘畅林汉辰史陈芳达胡明月北京国氢中联氢能科技研究院有限公司北京100007

[目的]燃料电池汽车产业作为氢能发展的主要赛道之一,在交通领域脱碳转型过程中承担着关键角色。针对当前政策环境和产业基础,对中国燃料电池汽车市场发展趋势和挑战展开系统性分析具有必要性。[方法]文章聚焦市场规模、细分方向、装备... 详细信息

[目的]燃料电池汽车产业作为氢能发展的主要赛道之一,在交通领域脱碳转型过程中承担着关键角色。针对当前政策环境和产业基础,对中国燃料电池汽车市场发展趋势和挑战展开系统性分析具有必要性。[方法]文章聚焦市场规模、细分方向、装备及氢源价格等市场要素,对政策驱动下的燃料电池汽车市场发展情况进行介绍与分析。[结果]中国燃料电池汽车市场的推广应用效果与政策扶持力度、奖补细则明确程度和地方优势企业带动密切相关;市场已根据主机厂和燃料电池系统配套企业综合竞争力初显头部企业效应;整车和动力系统价格相较2021年下降5%~20%,但综合应用成本尚未达到市场化水平。[结论]尽管中国燃料电池汽车市场化进程仍掣肘于装备制造成本、氢源价格和基础设施配套等因素,但产业发展的决心坚定,将不断随着产品性能验证、基础设施建设、商业模式创新得以稳步发展,展现出更大活力。

关键词：氢能燃料电池汽车示范城市群市场

基于模型的船用燃料电池空气系统流量控制研究

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船电技术 2024年第1期44卷 13-17,21页

作者：张望池飞飞程蕾萌武汉船用电力推进装置研究所武汉430064 武汉氢能与燃料电池产业技术研究院有限公司武汉430064

本文从分析空压机MAP特性和节气门流量特性入手,研究了船用燃料电池发电模块空气系统建模机理,介绍了空压机MAP图数据处理方法、MAP数据拟合公式、等效节气门系数计算,并建立了空压机和节气门MATLAB/SIMULINK模型。模型搭建完毕后,用RMZ... 详细信息

本文从分析空压机MAP特性和节气门流量特性入手,研究了船用燃料电池发电模块空气系统建模机理,介绍了空压机MAP图数据处理方法、MAP数据拟合公式、等效节气门系数计算,并建立了空压机和节气门MATLAB/SIMULINK模型。模型搭建完毕后,用RMZA-70K船用燃料电池发电模块台架试验数据对空气系统模型进行修正和调校,最终使得仿真误差精度满足空气系统控制策略研究。从空气系统模型仿真数据中辨识提取流量传递函数,验证传递函数的精确度后,在上述船用燃料电池空气系统开环模型的基础上引入PID控制器,仿真了三组PI参数下空气流量的响应特性,完成PID控制器的参数整定,初步验证了流量控制策略的可行性,为燃料电池流量控制系统台架调试提供依据。

关键词：空压机MAP 流量控制 SIMULINK模型

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气体扩散层压缩对膜电极性能的影响探究

东方电气评论 2024年第5期38卷 13-18页

作者：孔禹王晨松刘鹏李婷东方电气(成都)氢能科技有限公司成都611731 四川省长寿命燃料电池重点实验室成都611731

质子交换膜燃料电池膜电极中,气体扩散层压缩率同时影响着电荷传导和水、气传输,进而对膜电极性能产生重要影响。本文通过对不同气体扩散层压缩率(17.5%~35.5%)下膜电极欧姆电阻、质子电阻及氧传输阻抗等电化学特性和极化性能的研究,同... 详细信息

质子交换膜燃料电池膜电极中,气体扩散层压缩率同时影响着电荷传导和水、气传输,进而对膜电极性能产生重要影响。本文通过对不同气体扩散层压缩率(17.5%~35.5%)下膜电极欧姆电阻、质子电阻及氧传输阻抗等电化学特性和极化性能的研究,同时基于弛豫时间分布法对不同压缩率下电化学阻抗数据进行拆解分析。结果表明气体扩散层压缩对膜电极性能的影响主要集中在接触电阻和氧扩散阻力两方面。GDL的压缩,使其内部结构趋于致密,孔隙率和孔道尺寸减小,并增强了与催化层的接触,进而使接触电阻减小而氧扩散阻力增大。GDL压缩率设计应兼顾界面接触电阻与气体扩散阻力。

关键词：气体扩散层压缩膜电极性能

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温湿度对燃料电池质子膜气体透过率的影响

工程塑料应用 2024年第4期52卷 135-140页

作者：王军吴爽李文浩任俊于萌赵淑会王晓璇赵燕肖经纬宋龙波淄博市计量技术研究院山东淄博255000 山东东岳未来氢能材料股份有限公司山东淄博256401

燃料电池质子膜的气体渗透不仅会降低燃料电池的燃料利用率,还会直接影响燃料电池的性能和使用寿命,因此气体透过率成为评价膜性能的重要指标。为模拟电池膜运行条件下的氢气渗透状况,提高电池膜气体渗透检测效率,采用压差法-气相色谱... 详细信息

燃料电池质子膜的气体渗透不仅会降低燃料电池的燃料利用率,还会直接影响燃料电池的性能和使用寿命,因此气体透过率成为评价膜性能的重要指标。为模拟电池膜运行条件下的氢气渗透状况,提高电池膜气体渗透检测效率,采用压差法-气相色谱仪联用技术以及电磁加热-水蒸气增湿手段对不同型号的燃料电池质子膜进行氢气透过率测试,研究了不同温度、湿度条件对燃料电池质子膜氢气透过率的影响。同时,气相色谱选用耐水解型色谱柱,同步实现了不同温、湿度条件下水蒸气透过率的检测。结果表明,温度对燃料电池质子膜氢气透过率有显著影响。不同型号燃料电池膜的氢气透过率均随温度的上升呈指数型增长。在较低温度下,相对湿度与氢气透过率呈线性依赖。高温条件下氢气透过率随湿度升高而增长的趋势变缓。在不同温湿度条件下,水蒸气的渗透与氢气渗透的变化规律相似,随温度和湿度升高而增长。通过多种技术串联,建立相对完善的燃料电池膜氢气渗透检测体系,实现不同气体的同步检测,弥补国标测试方法的不足。

关键词：质子交换膜氢气渗透水蒸气渗透温度相对湿度

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2023年中国加氢站发展评估

中国能源 2024年第5期46卷 57-65页

作者：林汉辰万燕鸣张岩北京国氢中联氢能科技研究院有限公司北京100007 国家能源集团氢能科技有限责任公司北京100007 氢溯科技(上海)有限公司上海201805

全球以交通为代表的氢能应用持续增长,且逐步由燃料电池汽车拓展至轨道交通、船舶及航空器等领域。截至2023年底,全球在营加氢站数量达到930座,主要分布在以中国、韩国为代表的亚洲地区,其中,中国已建成运营加氢站474座。2023年,全球加... 详细信息

全球以交通为代表的氢能应用持续增长,且逐步由燃料电池汽车拓展至轨道交通、船舶及航空器等领域。截至2023年底,全球在营加氢站数量达到930座,主要分布在以中国、韩国为代表的亚洲地区,其中,中国已建成运营加氢站474座。2023年,全球加氢站数量增速略有放缓,在燃料电池汽车城市群示范引领下,我国“氢能高速”等场景成为新探索的方向,并创新开展综合能源站、制氢加氢一体站等多元模式,以提高建设运营水平。值得注意的是,相较于发达国家,我国仍存在加氢站管理体系与建设运营规划不完善、氢气供应成本高效率低、质量体系不健全等问题,需在政策、标准、规范等方面不断完善,以推动加氢站建设高质量发展。

关键词：氢能交通加氢站评估

大功率质子交换膜燃料电池电堆膜电极一致性研究

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化工学报 2024年第2期75卷 637-646页

作者：陈宏江坤唐廷江黄易元池滨廖世军华南理工大学化学与化工学院广东广州510641 深圳市雄韬电源科技股份有限公司广东深圳518120 广东云韬氢能科技有限公司广东广州510080

随着燃料电池应用领域的拓宽以及应用规模的不断扩大,大功率燃料电池电堆的需求也不断上升。大功率燃料电池电堆的电压一致性是衡量或影响电堆性能的重要指标。对某公司生产的65 kW大功率电堆进行了单电池一致性的研究,考察不同运行条... 详细信息

随着燃料电池应用领域的拓宽以及应用规模的不断扩大,大功率燃料电池电堆的需求也不断上升。大功率燃料电池电堆的电压一致性是衡量或影响电堆性能的重要指标。对某公司生产的65 kW大功率电堆进行了单电池一致性的研究,考察不同运行条件对于电堆一致性的影响,并对其产生的可能原因进行了深入的研究和讨论。研究结果表明:在额定功率和给定的运行条件下,电堆表现出了较好的一致性;电堆输出功率、电堆温度和温差、反应气体计量比、气体湿度等对电堆膜电极一致性均有较大的影响。其中输出功率、空气计量比、气体湿度对于电堆一致性的影响最为强烈,输出功率增高、空气计量比和空气湿度降低均会大幅度降低电堆的一致性。在研究结果的基础上,提出了保持大功率燃料电池电堆一致性的运行条件的建议。可为改善大功率电堆的设计和优化大功率电堆的运行条件,及促进我国燃料电池技术及产业的发展提供参考。

关键词：质子交换膜燃料电池大功率电堆电压一致性运行条件影响

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燃料电池汽车动力系统及能量管理策略研究进展

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第1期55卷 80-92页

作者：陈家一高帷韬贾璐阴亚楠王诚欧阳鸿武中南大学机电工程学院湖南长沙410083 清华大学核能与新能源技术研究院北京100084 浙江锋源氢能科技有限公司浙江嘉兴314200

动力系统是燃料电池汽车(FCV)的核心,可分为单一式系统与混合动力系统两大类,其中,将燃料电池与辅助电源相结合组成“电-电”混合动力系统,已成为业界主流。本文根据辅助电源类型的不同,提出3类FCV混动系统的构建方案,分别为燃料电池+... 详细信息

动力系统是燃料电池汽车(FCV)的核心,可分为单一式系统与混合动力系统两大类,其中,将燃料电池与辅助电源相结合组成“电-电”混合动力系统,已成为业界主流。本文根据辅助电源类型的不同,提出3类FCV混动系统的构建方案,分别为燃料电池+动力电池方案、燃料电池+超级电容方案、燃料电池+动力电池+超级电容方案,并对各方案的优势和劣势进行比较。同时,本文综述了近年来国内外学者提出的面向FCV的代表性能量管理策略,从理论基础与求解方法的差异出发,将现有燃料电池汽车的能量管理策略分为3类:基于规则定义的策略、基于最优化方法的策略以及基于机器学习的策略,并总结了各类策略在最优性与实时性等方面的优势和劣势。其中,基于规则定义的策略最易实现,在工程应用中最为普遍,但无法实现性能最优;基于最优化方法的策略能够接近甚至达到理论最优,但存在计算量过大、计算耗时过长、实时性差等问题;以强化学习为代表的基于机器学习的策略有望在最优性与实时性之间实现理想的平衡,但目前还存在模型训练耗时长、试错代价高等困难,在实车应用层面还存在一定挑战。基于文献研究与分析,本文提出以下观点:1)以大功率燃料电池为核心的功率混合型系统是FCV混动系统的未来发展方向;2)必须进一步提升智能化程度,根据实际使用场景开发具有个性化的能量管理策略;3)亟需建立关于燃料电池汽车能量管理策略的综合评价体系。

关键词：燃料电池汽车混合动力系统能量管理策略强化学习

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便携式装置中双凸台取电微管式固体氧化物燃料电池数值模拟及实验验证

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储能科学与技术 2024年

作者：陈智聪马跃杨华政王陈鹏刘颖隆叶豪刘佳伟许晓茹刘英丽陈皆成杜志伟梁波广东工业大学材料与能源学院佛山索弗克氢能有限公司山东金泰临能源科技有限公司贵州兴锂新能源科技有限公司

利用了甲醇水蒸气重整制氢和管式固体氧化物燃料电池的各自优势，设计了一种甲醇水蒸气重整制氢（MSR）耦合微管式固体氧化物燃料电池（μT-SOFC）便携式制氢发电装置。使用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件建立双凸台取电的μT-SOFC... 详细信息

利用了甲醇水蒸气重整制氢和管式固体氧化物燃料电池的各自优势，设计了一种甲醇水蒸气重整制氢（MSR）耦合微管式固体氧化物燃料电池（μT-SOFC）便携式制氢发电装置。使用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件建立双凸台取电的μT-SOFC数学模型并验证模型（误差率小于5%）。仿真结果表明双凸台取电方式可高效地收集电流，不同电压下电池整体具有较小的温度差。MSR催化剂和阳极支撑型μT-SOFC分别使用浸渍法和挤出成型-浸浆工艺制备。借助场发射扫描电子显微镜和能谱分析技术表征MSR催化剂和μT-SOFC材料特性。借助气相色谱仪分析MSR产物气体成分，分析得到氢气体积分数接近70%。便携式装置使用步进电机控制甲醇水溶液进液流量，可获得不同的MSR气体产物体积流量，平均最高可达1163 mL·min-1。应用于装置中的μT-SOFC开路电压为0.96 V，最大输出功率密度为190 mW·cm-2。电池在模拟实际使用4小时后，其电化学性能基本没有发生衰减。同时对此工况下的电池进行仿真，仿真结果表明，电池性能主要受MSR转化效率的限制，改变空气进气方向可提高电池输出功率。目前关于微管式燃料电池及其设备的应用研究甚少，本研究对μT-SOFC在便携式装置中的应用具有指导作用。

关键词：甲醇水蒸气重整制氢微管式固体氧化物燃料电池数值模拟制氢发电装置

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氢燃料电池发动机的技术特点及应用浅析

汽车知识 2024年第2期 204-206页

作者：郑子涛徐燕然张林松张土旺安徽明天氢能科技股份有限公司安徽江淮汽车集团股份有限公司

氢燃料电池发动机技术具有能量转换效果好、绿色环保等特点，燃料的来源渠道广泛，噪声小，与传统能量转换技术相比拥有诸多优势，是真正意义上实现“零排放”的清洁能源技术，同时是实现双碳目标的重要途径，因此其具有巨大的应用前景... 详细信息

氢燃料电池发动机技术具有能量转换效果好、绿色环保等特点，燃料的来源渠道广泛，噪声小，与传统能量转换技术相比拥有诸多优势，是真正意义上实现“零排放”的清洁能源技术，同时是实现双碳目标的重要途径，因此其具有巨大的应用前景。本文就氢燃料电池发动机的技术特点及应用场景进行分析，以增强氢燃料电池发动机的应用效果和发展水平。

关键词：氢燃料电池技术氢燃料电池发动机技术特点应用