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[期刊] 实验技术与管理
[作者]
陈涛 许志 任静 赵春江 刘永生
设计和搭建由光伏(PV)、燃料电池(FC)、蓄电池(Battery)和直流负载(Load)等构成的混合直流微电网系统,对系统的供电模式和能量流动方式进行优化设计,以上海地区日照强度和负载功耗为例,借助Matlab/Simulink对系统进行建模。模拟结果与实验结果吻合性较好,新型混合直流微电网系统较好地克服了光伏发电间歇性和燃料电池输出功率不稳定的影响,光伏与燃料电池搭配使整个系统具有较高的稳定性和实用性。
关键词：
太阳电池 燃料电池 直流微电网 模型仿真
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
邱云峰 方朱璐妮 于淼 马卓 宋珊珊 刘绍琴
设计了一个由科研成果转化而来的本科综合实验。该实验用聚多巴胺包覆Ti_3C_2T_x纳米片提高其水氧稳定性和生物相容性，表征其显微形貌、组成和电化学性质。利用自来水厂污泥接种混合微生物，测试电池的输出电压、功率密度、化学需氧量和生物活性等。使用裸露碳布作为对照组，通过比较分析数据，探索阳极的设计规律，鼓励学生在实验中使用自制电池处理生活污水和工业污水。采取交叉互评方式，对学生实验成绩进行评定，激发学生的科研兴趣，培养学生的批判精神和解决实际问题的能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
黄瑞 翁昕晨 陈俊玄 俞小莉 杨爱喜
热管理是氢燃料电池开发的一个重要课题，合适的热管理技术对提高车用氢燃料电池发动机的性能意义重大。为了获得氢燃料电池工作时的产、散热性能并对热管理控制策略进行评价，该文采用模块化的思维开发了氢燃料电池热管理测试系统，建立了氢燃料电池热管理的评估方法，能够对氢燃料电池的产、散热性能进行详细分析，进而获取氢燃料电池热管理优化的依据，同时为冷却系统的匹配设计提供可靠数据。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
常国峰 李玉洋 季运康
为保证燃料电池汽车动力系统综合测试环境舱的安全运行,对舱内进行了氢气主动和被动安全设计。环境舱内的辅助设施均采用防爆设计。在舱内顶部角落安装两个氢气检测报警器,成对角位置分布。氢气报警器经过标准气体标定以及舱内释放氢气检测,均能快速准确检测氢气浓度。环境舱内燃料电池阴极侧的高氢尾气和泄漏的氢气分别采用尾气排放系统和排风系统,将含有高浓度氢气的气体排出实验室外。环境舱的氢安全设计满足燃料电池汽车动力系统综合测试环境舱的氢安全要求。
[期刊] 物流技术
[作者]
杨敏 裴向前 郑建龙
随着物流业不断发展,叉车的需求量将会越来越大。但是石油价格连年攀升,内燃叉车的使用成本越来越高,其废气污染也非常严重,内燃叉车的发展和使用受阻。蓄电池叉车解决了噪声和废气的问题,但续驶里程较短。燃料电池叉车以清洁、高效的燃料电池为动力源,克服了上述问题,是一种理想的叉车类型。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
江加辉 张韬 张传誉 王振坤 王春芳
光伏电池作为一种清洁高效的新能源受到广泛关注，但其子模块在串联使用过程中因不均匀老化、局部遮光等原因易发生功率失配，从而产生“热斑效应”，降低光伏电池的利用率和使用寿命。为了使学生深入了解光伏电池模型及其串联不匹配带来的特性表征以及如何解决这一问题，该文研制了一个基于多端口直流变换器的光伏电池DMPPT(distributed maximum power point tracking，最大功率点跟踪)实验平台。首先，对光伏电池进行建模并分析了光伏电池的串联失配特性；然后，分析研究了多端口直流变换器在光伏模块串联应用中的电压均衡策略；最后，研制了36 V/200 W基于多端口Buck-Boost直流变换器的DMPPT实验平台，得到了系统稳态波形，并与采用二极管旁路的方式进行了对比。学生可通过该实验平台和该实验案例更加深入地了解光伏电池模型及其失配特性，以及如何采用多端口变换器实现光伏电池的DMPPT，掌握光伏电池的建模方法，培养发现问题、解决问题、仿真验证的实践能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
方川 徐梁飞 黄海燕 李建秋 洪坡 江宏亮 赵兴旺 胡尊严
为满足车用燃料电池单片活性面积大于200cm2的测试研究需求,研制了面向大活性面积燃料电池单片的多通道气体组分在线采样系统。该系统能够为大活性面积的燃料电池单片提供宽范围的工作条件,快速地采集燃料电池工作过程中阴极和阳极流道内各个局部区域的气体,并在线分析其组分,为研究车用大活性面积燃料电池单片内的不一致性等问题提供了有效的测试手段。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
韩克 余剑生 罗永通
在"光伏发电系统"工程项目的基础上,利用Proteus嵌入式虚拟开发系统与仿真平台,设计了表征蓄电池电压的图形电量、过压/欠压次数统计、光伏阵列与负载控制的仿真模型,提出对光伏系统蓄电池组使用状况的有效监控手段与直观形象的分析过程。该监控系统具有可视化描述、实用性好、可实现本地系统监控和远程监控功能,在光伏发电工程应用中有着重要的意义。
关键词：
光伏蓄电池 监控系统 仿真实验
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
韩克 罗永通 余剑生
基于广东技术师范学院"光伏发电系统"科研项目,采用Proteus虚拟仿真技术和方法,设计与研究光伏系统蓄电池充放电的瞬间电流、平均电流、累加电流和动态特征的日K线柱型图显示模型,对蓄电池充放电原则提出了实用的分析方法。该监控系统具有可视化描述、直观形象、实时性好、可实现本地系统监控和远程监控功能,能在光伏发电系统得到很好应用。
关键词：
光伏蓄电池 电流监控 仿真实验
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
陈东方 裴普成 宋鑫
耐久性不足严重制约了锌空燃料电池的商业化发展,对电池的老化特性及机理进行实验研究和分析十分必要。该文基于电池应用时面临的单次稳定运行、长周期连续稳定运行、停机储存和周期性启停循环等主要工况提出了锌空燃料电池的耐久性测试评价方法,开展了老化实验。研究了不同工况下电池的老化特性,并结合实验结果分析了老化机理。最后,从电解液管理、延长空气电极寿命和电池管理3个方面提出了延缓电池老化的方法。实验结果表明:该文提出的耐久性测试评价方法可用于锌空燃料电池的老化特性及耐久性提升方法的研究。
关键词：
锌空燃料电池 老化 工况 机理 空气电极
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
王泽英 陈涛 张继伟 陈金奇 冯政恒
流场对于质子交换膜燃料电池(PEMFC)的燃料分布及水管理具有重要影响.该文根据银杏叶叶脉结构在双极板上设计了一种仿生结构流场.采用计算流体动力学商业软件Fluent对其峰值功率密度及内部情况进行了模拟分析.比较了分别采用该仿生流场、平行流场及五蛇流场的PEMFC在峰值功率密度、内部质量传输及电流密度分布等方面的差异,结果表明:采用仿生流场的电池峰值功率密度比平行流场高28.85%,但比五蛇流场低4.36%.由于仿生流场具有更高的气体压力,其内部反应物分布及电流密度分布比平行流场更均匀.
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
赵阳 王树博 李微微 谢晓峰
质子交换膜燃料电池电压损耗的定量分析,对于寻求膜电极性能的提升空间具有重要的参考意义。该文以实验室自制的膜电极为研究对象,对其内部损耗、 ohm极化、活化极化以及浓差极化依次进行了实验分析。结果表明:在阴极铂载量为0.2 mg/cm~2的膜电极中,活化极化在整体电压损耗中所占比例最高,这一现象在低温下愈发明显; ohm极化的占比最小,电流密度为1 550 mA/cm~2时,其最大值约为0.09 V;浓差极化在低电流密度区域的影响较小,在大电流密度区域以指数形式增长。经过对浓差极化的分析发现, 40%～44%的氧气扩散阻力主要来源于气体扩散层内的分子扩散阻力, 43%～50%的氧气扩散阻力主要来源于氧气穿过离聚物层到达铂表面的阻力。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
王泽英 陈涛 张继伟 陈金奇 冯政恒
流场对于质子交换膜燃料电池(PEMFC)的燃料分布及水管理具有重要影响.该文根据银杏叶叶脉结构在双极板上设计了一种仿生结构流场.采用计算流体动力学商业软件Fluent对其峰值功率密度及内部情况进行了模拟分析.比较了分别采用该仿生流场、平行流场及五蛇流场的PEMFC在峰值功率密度、内部质量传输及电流密度分布等方面的差异,结果表明:采用仿生流场的电池峰值功率密度比平行流场高28.85%,但比五蛇流场低4.36%.由于仿生流场具有更高的气体压力,其内部反应物分布及电流密度分布比平行流场更均匀.
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
雷钢 卢海峰 张财志 王科 康玲
该文结合科研热点，设计了具有创新性和研究性的“高温质子交换膜燃料电池动态性能测试实验”。实验研究了阳极流动和死端模式下高温质子交换膜燃料电池在阶跃电流条件下的动态响应。从实验理论基础、实验平台搭建、性能测试方法及内容、实验结果探讨分析等方面，展示了科学研究的全过程。该实验旨在培养和提升学生的实验素养、科研能力、创新能力和实践能力。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
邵高鹏 张扬军
燃料电池汽车是新能源汽车发展的重要方向。离心空压机具有效率高、响应快等优点,是当前车用燃料电池空压机研发的重点。非设计工况性能差是离心空压机设计面临的主要难点。该文提出了流场偏差分析的方法,对比研究了离心空压机在非设计工况和设计工况下内部的三维流动,揭示了在非设计工况下主叶片吸力面上出现大尺度的流动分离导致非设计工况性能下降的重要因素。提出了以非设计工况和设计工况主叶片吸力面上的压力分布偏差作为离心空压机非设计工况性能优化的目标,利用正交试验法设计了不同的方案,对离心空压机的叶片后弯角、前掠角和扩压器长度进行了优化。实验结果表明:优化后的空压机在全工况上有2%的效率提升,在低流量工况下效率提升了5%,证明了流场偏差分析优化方法的有效性。
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