1. 研究目的与意义(文献综述)
随着人口的急剧增加、科技与工业的飞速发展,社会对于能源的需求不断提高,煤、石油、天燃气等自然、不可再生资源早已供不应求、力不从心,而这些能源的大量使用已使得地球不堪重负、伤痕累累,这显然对于人类的可持续发展造成了严重的威胁。所以对清洁、经济、安全的新能源的需求迫在眉睫,而各国对于“新能源”的研究、开发已作为一项长期而且及其重要的发展战略。其中,氢能源凭借其优良的品质如:潜在量大、燃烧释放热量大、燃烧产物几乎不会对环境造成污染等,在众多新能源中脱颖而出成为未来开发的宠儿。对于氢能源的研究、开发中一个炙手可热的方向是质子交换膜燃料电池pemfc,它是电解水的一个逆过程,利用氢气和氧气反应,将化学能转化成电能并生成无污染的纯净水的一个过程,其能量转化效率在40~60% ,如果实现热电联供,燃料的总利用率可高达 80% 以上。对于pemfc的开发与研究作为能源利用一次变革,势必将在宇航、交通以及国防军事等许多领域发挥出巨大的推动作用,质子交换膜燃料电池的发展是势在必行、大势所趋。而pemfc的在实际操作运行中存在很多的非确定性因素例如工作温度、活化面积、工作压力等会对电池的工作性能和稳定性产生很大程度的影响,因此对这些不确定性因素对电池的影响的研究是非常必要。
燃料电池是一种继水力、火力、核电之后的第四代发电技术,也正在美、日等发达国家崛起,以急起直追的势头快步进入能以工业规模发电的行列。根据各国的社会、工业环境以及能源供需的不同,每个国家质子交换膜燃料电池在电动车的发展方向和进展现状是不同的,美国和日本主要研究集中在燃料电池轿车方向,欧洲主要研究燃料电池公共汽车,中国的燃料电池脚踏车和轻型燃料电池轿车有很大前景。美国2010年,首次将新能源汽车上升为国家战略,在2015年以前推广100万两新能源汽车;日本2009年,颁布《新一代汽车战略2010》,到2020年新能源汽车销量占20%—50%;德国2009年,颁布《国家电动汽车发展计划》,投资5亿欧元,到2020年拥有100万辆电动汽车;中国2012年科技部以国科发计〔2012〕195号印发了《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》,2012年6月,国务院印发了《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020)》。2012年,全球电动车销量接近12万辆,同比增长超过100%;美国市场占据了其中的46%,日本和欧洲都在23%左右,中国12791辆,约10%。
2. 研究的基本内容与方案
基本内容
质子交换膜燃料电池运行中电池的温度、工作压力、反应气体流量等会对电
池性能的影响.为了更好地发展利用质子交换膜燃料电池,对质子交换膜电池单体在不同温度、工作压力、不同气体流量下的性能变化的研究是很有必要的。本论文在结合实际的基础上,重点研究高温质子交换膜燃料电池的最优工作压力。
3. 研究计划与安排
2016.3.1~2016.3.10 外文文献翻译及消化资料,撰写文献检索摘要、文献综述初稿及开题报告初稿。
2016.3.11~2016.4.10 完成并提交外文翻译译文、文献检索摘要、文献综述。2016.4.11~2016.5.11 撰写论文,提交初稿,并进行预答辩。
2016.5.12~2016.5.24 论文修改,审查通过并打印,提交所有毕业论文资料。
4. 参考文献(12篇以上)
[1]Sanggyu Kang,Kyoungdoug Min. Dynamic simulation of a fuel cell hybrid vehicle during the federal test procedure-75 driving cycle[J]. Applied Energy,2016,161(1):181-196. |
[2]In-Su Han,Sang-Kyun Park,Chang-Bock Chung. Modeling and operation optimization of a proton exchange membrane fuel cell system for maximum efficiency[J]. Energy Conversion and Management,2016,113(1):52–65. |
[3]Qi Li,Weirong Chen,Shukui Liu,Zuchang Gao,Shunfeng Yang. Temperature Optimization and Control of Optimal Performance for a 300W Open Cathode Proton Exchange Membrane Fuel Cell[J]. Procedia Engineering,2012,29:179-183. |
[4]Zhuqian Zhang,Li Jia,Haiting He,Xia Wang,Lixin Yang. Modeling dynamic behaviors of a single cell proton exchange membrane fuel cell under different operating conditions[J]. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers,2010,41(6) :689-698. |
[5]Wen-Yeau Chang. Application of current switching method to estimate the model parameters of proton exchange membrane fuel cell[J]. Simulation Modelling Practice and Theory,2009,18(1):35-50. |
[6]Qingfeng Li,Jens Oluf Jensen,Robert F. Savinell,Niels J. Bjerrum. High temperature proton exchange membranes based on polybenzimidazoles for fuel cells[J]. Progress in Polymer Science,2009,34(5):449-477. |
[7]Kap-Seung Choi,Beom-Gi Kim,Kiwon Park,Hyung-Man Kim. Flow control of under-rib convection enhancing the performance of proton exchange membrane fuel cell[J]. Computers and Fluids,2012,69:81-92. |
[8]Pengtao Sun. Modeling studies and efficient numerical methods for proton exchange membrane fuel cell[J].Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering,2011,200(47):3324-3340. |
[9]Jui-Hsiang Lin,Wei-Hung Chen,Yen-Ju Su,Tse-Hao Ko. Effect of gas diffusion layer compression on the performance in a proton exchange membrane fuel cell[J]. Fuel,2008,87(12): 2420-2424. |
[10]Kui Jiao,Ibrahim E. Alaefour,Gholamreza Karimi,Xianguo Li. Simultaneous measurement of current and temperature distributions in a proton exchange membrane fuel cell during cold start processes[J]. Electrochimica Acta,2011,56(8):967-2982. |
[11]Liwei Zhang,So-Ryong Chae,Zachary Hendren,Jin-Soo Park,Mark R. Wiesner. Recent advances in proton exchange membranes for fuel cell applications[J]. Chemical Engineering Journal,2012,204-206. |
[12]Z.M. Wan,J.H. Wan,J. Liu,Z.K. Tu,M. Pan,Z.C. Liu,W. Liu. Water recovery and air humidification by condensing the moisture in the outlet gas of a proton exchange membrane fuel cell stack[J]. Applied Thermal Engineering,2012,42:173-178. |
[13]A. Saadi,M. Becherif,A. Aboubou,M.Y. Ayad. Comparison of proton exchange membrane fuel cell static models[J]. Renewable Energy,2012,56:64-71. |
[14]Suthida Authayanun , Karittha Im‐orb ,, Amornchai Arpornwichanop . A review of the development of high temperature proton exchang membrane fuel cells[J].催化学报,2015,36(4). [15]Zhengkai Tu ,Haining Zhang , Zhiping Luo, Jing Liu, Zhongmin Wan, Mu Pan.Evaluation of 5 kW proton exchange membrane fuel cell stack operated at 95 Cunder ambient pressure[J].Journal Power Sources ,2013,222:277-281. [16]Hao Huanga, Yibo Zhoub, Hao Denga, Xu Xiea, Qing Dua, Yan Yina, Kui Jiaoa.Modeling of high temperature proton exchange membrane fuel cell start-up processes[J].International Journal of Hydrogen Energy,2016,41(4): 3113–3127. [17]梁洪浩,许思传,常国锋.高温质子交换膜燃料电池研究进展[J]. 电源技术,2012,36(02):279-281. [18]王志刚.高温质子交换膜燃料电池性能研究[D]. 哈尔滨工业大学,2014. [19]胡卫华,谢起成,田光宇,陈全世.质子交换膜燃料电池电压模型研究[J].汽车技术,2002,(10):8-12. [20]吴玉厚,孙佳. PEM燃料电池操作性能实验分析[J]. 沈阳建筑大学学报(自然科学版),2006,22(6):1031-1042. [21]耿东森,岳瑞娟 ,李培金. 操作条件对质子交换膜燃料电池性能的影响[J]. 北京化工大学学报(自然科学版),2005,32(04):44-47. [22]谭玲君, 杨晨 ,李攀峰 ,马定聪 .分析非确定因素对质子交换膜燃料电池性能的影响[C]// 中国工程热物理学会. 中国工程热物理学会工程热力学与能源利用2009年学术会议论文集. 大连:2009. |
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