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制氢整流电源背靠背对拖实验方案的研究

通信电源技术 2024年第7期41卷 133-136,140页

作者：王成悦江才阳光氢能科技有限公司安徽合肥230088

针对传统的能量消耗型制氢电源测试平台存在效率低下和成本高昂的问题,提出一种新型的制氢整流电源背靠背对拖实验方案。该方案通过两组制氢电源背靠背的方式进行带载运行,制定详细的电源侧和负载侧控制策略,旨在提升动态响应性能,并解... 详细信息

针对传统的能量消耗型制氢电源测试平台存在效率低下和成本高昂的问题,提出一种新型的制氢整流电源背靠背对拖实验方案。该方案通过两组制氢电源背靠背的方式进行带载运行,制定详细的电源侧和负载侧控制策略,旨在提升动态响应性能,并解决负载侧电源功率等级、工作电压和电流范围不匹配的问题。通过对单机和四单元并联整机的对拖实验验证,证实所提出实验方案的有效性和可行性,为制氢整流电源的优化设计和性能评估提供新的思路与技术支持。该研究对于提高制氢系统的整体性能和降低运行成本具有重要意义。

关键词：制氢电源脉冲宽度调制(PWM)整流器交错并联对拖

基于扰动观测器的电压源型逆变器负载电流前馈控制方法研究

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电工技术 2024年第9期 32-34页

作者：王成悦阳光氢能科技有限公司安徽合肥230088

传统的电压源型逆变器负载电流前馈控制方法主要依赖前馈控制环路,虽然逆变器电流局部控制效果更佳,但很难满足前馈控制的需求。为此,设计了一种基于扰动观测器的电压源型逆变器负载电流前馈控制方法。该方法通过提取逆变器负载扰动电... 详细信息

传统的电压源型逆变器负载电流前馈控制方法主要依赖前馈控制环路,虽然逆变器电流局部控制效果更佳,但很难满足前馈控制的需求。为此,设计了一种基于扰动观测器的电压源型逆变器负载电流前馈控制方法。该方法通过提取逆变器负载扰动电流的前馈特征,引入扰动电流作为前馈信号,将前馈点作为输出电压,得到了逆变器负载电流的动态变化规律。同时,基于扰动观测器控制电压源型逆变器的电流偏差量,将负载电流作为外部扰动信号来抑制非线性负载的干扰,以满足对负载电流的前馈控制需求。通过仿真实验验证了该方法具有较好的前馈控制效果。

关键词：扰动观测器电压源型逆变器负载电流前馈控制方法

表面微结构对超低温冲击应力防护的数值模拟研究

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应用力学学报 2024年

作者：张忠梁吴承伟阳光氢能科技有限公司大连理工大学力学与航空航天学院

热沉是大型空间环境模拟器的重要部件，在服役过程中热沉冷却管道反复受到液氮或气氮的低温冲击应力作用，容易造成疲劳损伤和裂纹，导致热沉出现泄漏事故。针对该问题本文提出了设计表面仿生柱状微结构的防护思想，建立了光滑管道和内... 详细信息

热沉是大型空间环境模拟器的重要部件，在服役过程中热沉冷却管道反复受到液氮或气氮的低温冲击应力作用，容易造成疲劳损伤和裂纹，导致热沉出现泄漏事故。针对该问题本文提出了设计表面仿生柱状微结构的防护思想，建立了光滑管道和内壁带微结构管道受低温冲击的有限元瞬态应力分析模型，通过数值模拟方法研究了这两种管道内壁在受到低温气氮冲击后的结构应力、柱状微结构与管壁基体之间过渡曲面以及其它表面微结构设计参数对结构最大应力的影响，揭示了表面微结构对于低温冲击应力的防护机理。研究表明，光滑面的最大热冲击应力发生在表面，带有微柱结构粗糙面的最大热冲击应力发生在微柱结构与管壁基底的过渡曲面。与光滑表面相比，表面柱状微结构可以降低管壁低温冲击应力53%以上，表现出良好的抗热冲击防护性能；微结构根部的过渡曲面可以显著降低应力集中现象，且存在一个最优过渡椭圆曲面使得结构最大热冲击应力最小；表面微结构的高度、半径、分布周期等参数对热冲击应力影响较大。这项研究为热沉等管路结构超低温冲击应力疲劳防护提供了新思路。

关键词：热沉热冲击应力表面微结构热防护数值模拟

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质子交换膜燃料电池仿真模型并行计算与优化

上海交通大学学报 2024年

作者：刘克郝亮耿珺陈洵陆维国家电投集团氢能科技发展有限公司

为实现质子交换膜燃料电池与电堆的高效和高精度仿真，本文基于FLUENT求解器开发了一套三维耦合一维的混合维度仿真程序，深入分析了FLUENT内置的Global Summations宏（PRF＿GRSUM）对燃料电池仿真程序并行求解效率的影响，并基于混合... 详细信息

为实现质子交换膜燃料电池与电堆的高效和高精度仿真，本文基于FLUENT求解器开发了一套三维耦合一维的混合维度仿真程序，深入分析了FLUENT内置的Global Summations宏（PRF＿GRSUM）对燃料电池仿真程序并行求解效率的影响，并基于混合维度模型的数据耦合特性，创新性地提出了数据压缩同步法和数据筛选标记法两种新的并行策略。本文详细阐述了三种数据交换方法的原理和流程，并通过简化模型测试了它们对程序求解效率的影响，结果表明采用数据筛选标记法相比于使用PRF＿GRSUM宏方法，计算包含百节电池的燃料电池堆的加速比达到112.5倍。

关键词：质子交换膜燃料电池并行计算混合维度模型数据筛选标记法

侧链型聚(靛红-联苯)阴离子交换膜水电解性能

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工程塑料应用 2024年第5期52卷 43-49页

作者：张安然李黎明马颖肖文涛李非凡张玉广中船(邯郸)派瑞氢能科技有限公司河北邯郸056010

对阴离子交换膜(AEM)进行分子结构设计,制备出满足AEM水电解技术需求的高碱稳定性、高电导率的AEM。通过超强酸催化反应制备出具有高碱稳定性的聚(靛红-联苯)(PBPIN)主链;门秀金反应制备出含有高碱稳定性阳离子(哌啶阳离子)以及烷基间... 详细信息

对阴离子交换膜(AEM)进行分子结构设计,制备出满足AEM水电解技术需求的高碱稳定性、高电导率的AEM。通过超强酸催化反应制备出具有高碱稳定性的聚(靛红-联苯)(PBPIN)主链;门秀金反应制备出含有高碱稳定性阳离子(哌啶阳离子)以及烷基间隔基的侧链(6C-Pip);门秀金反应将6C-Pip侧链接枝到PBPIN中制备出PBPIN-6CPip膜。为了验证PBPIN-6C-Pip膜的高碱稳定性以及高电导率,对其在高温KOH溶液中进行了碱稳定性测试,PBPIN-6C-Pip膜在80℃、1 M KOH溶液中浸泡900 h后离子交换容量保留率高达97.02%;对其进行了电导率测试以及透射电子显微镜表征,PBPIN-6C-Pip膜在80℃的纯水中电导率可达88.2 mS/cm,同时具有良好的微相分离结构。对AEM电解槽运行参数(KOH溶液浓度、温度、循环方式)进行了系统地研究后,在最优运行参数下(80℃、2 M KOH,2.0 V),对PBPIN-6C-Pip膜进行了水电解性能测试,电流密度可达1.20 A/cm^(2),在此电流密度下运行700 h后电解槽的电流衰减率仅为0.16 mA/(cm^(2)·h)。通过制备出含有高碱稳定性阳离子与无氧主链的侧链型AEM,验证了无氧主链与侧链结构在AEM碱稳定性与电导率提升方面的潜力,为后续研究提供了实验基础。

关键词：侧链型阴离子交换膜聚(靛红-联苯) 阴离子交换膜 AEM电解槽运行参数水电解制氢技术

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风光耦合电解水制氢方案研究

太阳能 2024年第1期 25-33页

作者：王荣祥金稳赵富强阳光新能源开发股份有限公司合肥230088 阳光氢能科技有限公司合肥231200

在碳达峰、碳中和目标下,需找到一种可广泛应用的零碳排放终端能源。氢能不仅是无碳能源,而且是最环保的能源,采用电解水制氢技术,尤其是通过风电、光伏发电技术制氢,可以实现零碳排放。对可再生能源电解水制氢现状进行了介绍,并针对多... 详细信息

在碳达峰、碳中和目标下,需找到一种可广泛应用的零碳排放终端能源。氢能不仅是无碳能源,而且是最环保的能源,采用电解水制氢技术,尤其是通过风电、光伏发电技术制氢,可以实现零碳排放。对可再生能源电解水制氢现状进行了介绍,并针对多种风光耦合电解水制氢方案进行了研究,展望了可再生能源电解水制氢的发展前景。研究结果显示:采用大规模以风电、光伏发电为主的耦合电解水制氢可以有效减少油气进口、化石能源应用,极大保障中国的能源安全。以期研究结果为合理搭建氢能生产系统提供借鉴。

关键词：风能太阳能氢能光伏发电电解水制氢零碳柔性制氢

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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

交联型聚(联苯-哌啶)阴离子交换膜制备与电解槽性能研究

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低碳化学与化工 2024年第9期49卷 82-87,96页

作者：张安然李黎明马颖肖文涛李非凡张玉广中船(邯郸)派瑞氢能科技有限公司河北邯郸056010

为制备出同时具备高电导率和高稳定性的阴离子交换膜(AEM),以1,6-二溴己烷为交联剂,采用浇铸法制备了不同交联度的交联型聚(联苯-哌啶)AEM(PBP-Pip-x%膜,x代表交联度,取值分别为5、10和15)。分别采用^(1)H NMR和AFM对PBP-Pip-x%膜的结... 详细信息

为制备出同时具备高电导率和高稳定性的阴离子交换膜(AEM),以1,6-二溴己烷为交联剂,采用浇铸法制备了不同交联度的交联型聚(联苯-哌啶)AEM(PBP-Pip-x%膜,x代表交联度,取值分别为5、10和15)。分别采用^(1)H NMR和AFM对PBP-Pip-x%膜的结构和形貌等进行了表征,并以未交联的聚(联苯-哌啶)AEM(PBP-Pip膜)作为对照组,研究了PBP-Pip-x%膜的性能。结果表明,PBP-Pip-15%膜具有更好的微相分离结构,其电导率(99.14 mS/cm)较PBP-Pip膜的电导率(49.89 mS/cm)明显提高。PBP-Pip-15%膜表现出较好的碱稳定性,在1 mol/L KOH溶液中于80℃浸泡300 h后,其电导率为37.50 mS/cm,电导率保留率为79.73%。在设定条件(温度为80℃、1 mol/L KOH溶液中和小室电压为2.0 V)下,PBP-Pip-15%膜的电流密度为0.5 A/cm^(2),并且在100 h内稳定性未发生明显改变。

关键词：交联结构聚(联苯-哌啶) 阴离子交换膜水电解技术

质子交换膜燃料电池用复合柔性石墨板的制备及其性能

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炭素技术 2024年第4期43卷 25-29,69页

作者：王登科周义瑞邵玉蕾孙晨皓杨培勇陆维武飞宇卢华兴柴茂荣国家电投集团氢能科技发展有限公司北京100076

高性能双极板的制备是实现质子交换膜燃料电池电堆高性能的关键,石墨基双极板由于高导电导热性和耐化学腐蚀性被认为是非常有潜力的双极板。本文以膨胀石墨基材和丙烯酸酯树脂为原料,通过真空模具模压成型、浸渍以及清洗等工艺,制备了... 详细信息

高性能双极板的制备是实现质子交换膜燃料电池电堆高性能的关键,石墨基双极板由于高导电导热性和耐化学腐蚀性被认为是非常有潜力的双极板。本文以膨胀石墨基材和丙烯酸酯树脂为原料,通过真空模具模压成型、浸渍以及清洗等工艺,制备了双面流道膨胀石墨/丙烯酸酯复合柔性石墨双极板,并对其物理化学性能进行测试。结果表明,双侧的异型流道成型情况、尺寸精度良好,流道周期宽度可达到1.6 mm,流道深度可达到0.37 mm。成型之后石墨片层密实地堆垛在一起,丙烯酸酯树脂和膨胀石墨结合良好;气体渗透率为0.62×10^(-6)cm^(3)·s^(-1)·cm^(-2),接触电阻≤2.25 mΩ·cm^^(2),电导率达到332 S·cm^(-1),抗弯强度达到28 MPa;同时表现出优异的耐腐蚀性能,腐蚀电流密度为0.85μA·cm^(-2)时,经过4500 s的恒电位(1.2 V)腐蚀之后,腐蚀电流密度依然<1μA·cm^(-2)。可见该膨胀石墨/丙烯酸酯复合柔性石墨双极板具有制备方法简单,性能优异的特点,具有较好的应用前景。

关键词：燃料电池石墨双极板模压浸渍性能