氢能专利库

一种基于数据特征的燃料电池水淹故障诊断方法，属于燃料电池运行数据智能处理与健康诊断技术领域。本发明以事件化特征、阈值与尺度化为核心，水淹评分由主导过冲、恢复时长、过冲时长、稳态偏差构成，由此分别形成指标主导型特征：主导过冲与稳态偏差主导指向开机水淹；恢复时长与过冲时长主导指向运行水淹。在不新增硬件的前提下，围绕启动环节直接使用电流与节点电压常规数据，利用主导过冲、恢复时长、过冲时长等几何量与稳态偏差的复合判据，并结合分位阈值与灰区策略抑制噪声与边界不确定性，可稳定适配不同车辆的启动流程并对“开机水淹”保持高灵敏度。

本发明属于光电化学水分解光电极材料制备技术领域，具体涉及一种无偏压双电极耦合制氢系统及其制备方法，是利用金属硫族化合物前驱体薄膜与透明导电基底之间晶格匹配度≥95％时，基于良好的晶格匹配特性，通过水热法和退火处理，在透明导电基底上制备出具有大晶粒尺寸和高结晶质量的光电阴极薄膜。其优化的晶体取向和显著降低的晶界密度，有效促进了光生电子‑空穴对的高效分离与快速传输。在此基础上，通过将该光电阴极薄膜与Cu2O阳极耦合，成功制得一种无偏压太阳能驱动的双电极制氢系统，且在该系统中，光阴极能够高效产生电子‑空穴对。本发明系统为规模化高效太阳能制氢提供了新策略，同时实现了高附加值化学品的协同合成。

一种基于高频阻抗的空冷型燃料电池阴极水管理方法，属于新能源发电技术领域。本提供的一种基于高频阻抗的空冷燃料电池阴极水管理方法，通过高频阻抗设备测量电堆电压随温度先升后降过程中的高频阻抗，并将系统位于最佳运行状态下所测得的高频阻抗作为参考高频阻抗，作为阴极水管理策略的控制目标。在确定控制目标后，本发明不采用传统温度控制的方式，将高频阻抗作为控制目标，实现膜内含水量的控制，改善了传统温度控制而导致的控制目标易受环境影响的问题，从膜含水量的角度建立了一种对环境条件有更强适应性的阴极控制方法。

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种通过集成氧化还原液流的可充电H2/O2料电池及其制备方法，包括质子交换膜，质子交换膜的两侧分别设有第一集流体和第二集流体，第一集流体与质子交换膜之间设有第一垫片，第一集流体与第一垫片之间设有石墨板，第一垫片与质子交换膜之间设有阳极，第二集流体与质子交换膜之间设有第二垫片，第二集流体与第二垫片之间设有石墨板，第二垫片与质子交换膜之间设有阴极。通过在传统PEMFC的阳极和阴极分别引入H2/O2反应性氧化还原对，实现燃料电池的电化学可逆性，提高能量存储和转换效率。

本发明公开了一种用于电解水制氢的铂‑钼金属双组分纳米催化剂及其制备方法，属于纳米催化剂技术领域，包括炭黑和负载在炭黑表面的铂‑钼金属双组分纳米颗粒，铂的质量分数为0.9％～20％，钼的质量分数为12％～25％，其制备方法：将乙酰丙酮铂和五氯化钼溶解在有机溶剂中，加入炭黑并加热得到混合粉末，在500～600℃下煅烧4～6h得到。本发明通过在金属铂中引入与其原子半径、晶体结构相似的金属钼，利用二者之间的相互作用，对铂纳米催化剂的形貌、电子结构进行调控，优化反应物及中间体的吸脱附，显著提升纳米催化剂的电解水析氢反应催化活性，同时大大降低金属铂的使用量，显著降低成本。

本发明涉及一种高稳定PtCoIn三元合金燃料电池阴极催化剂制备方法，属于新能源纳米材料领域及催化技术领域。主旨在于解决Pt基催化剂在燃料电池工作环境中金属元素易于溶出导致的稳定性差等问题。主要方案为采用浸渍法将1，10‑菲罗啉配位的Co离子吸附在BP2000(Cabot)碳载体上，随后进行高温碳化，得到改性的Co‑N‑C载体，然后置于溶解有氯铂酸H2PtCl6·6H2O、四水合乙酸钴Co(Ac)2·4H2O及硝酸铟水合物In(NO3)3·xH2O的水溶液中，进行浸渍，吸附金属离子后，进行高温热解与酸刻蚀，去除未反应的金属前驱体及Pt合金表面的过渡金属元素，最后经过低温碳化后获得表面具有Pt原子层结构的小尺寸、高度分散、高稳定的PtCoIn三元合金燃料电池阴极催化剂。

本发明公开了一种燃料电池发动机阳极排气方法，属于燃料电池技术领域，具体地：先计算由于阳极回路中氮气含量升高而导致的燃料电池系统发电量损失，计算排气造成的氢气排放损失，进而计算燃料电池系统的总能量效率；再计算不同电堆电流、不同初始平均节电压下，随阳极氮气含量变化的总能量效率，并计算总能量效率最高时对应的单电池压降，绘制map图；最后读取燃料电池堆的操作电流以及初始平均节电压，在map图中查询对应的单电池压降，以其为排气阀排气触发条件，控制排气阀的开关，使氮气含量维持在最佳值，以平衡氢气排放损失以及氮气含量导致的性能损失，使燃料电池系统的阳极发电效率达到最高。

本发明公开了一种燃料电池发动机阳极氮气含量估算方法，属于燃料电池技术领域，具体根据电池堆的阳极流场结构，计算得到入口配气区、反应区和出口配气区的结构参数；获取电池堆的氢气计量比、氢气湿度、冷却液入堆温度、冷却液出堆温度、阳极入堆压力以及阳极出堆压力；通过计算入口配气区、反应区和出口配气区的混合气体粘度，迭代估算燃料电池发动机阳极氮气含量，使其满足预设的氮气含量估算精度。本发明可以实现阳极氮气含量的准确估算，以提高燃料电池发动机的效率以及耐久性，无关电池堆的新旧程度，可以避免传统基于电压表现的氮气估算算法随着电池堆老化而精度变差的问题。

本发明公开了一种简单且高效的铁基电催化剂制氧和雷尼镍制氢高效原型机的组装方法及应用，包括步骤：(1)将六水合氯化铁和五水合硫代硫酸钠溶于去离子水中搅拌均匀作为电沉积电解液；(2)采用电沉积法进行电解水制氢原型机阳极的制备；(3)将喷涂雷尼镍的镍网用作阴极，铁基不锈钢网用作阳极，组装电解水制氢原型机。本发明制备的铁基电解水制氢原型机采用简易的组装方法，能在常温下持续运行，采用小尺寸的导电网就能产生每分钟100毫升的高析氢量，展现出优异的工程化应用前景。

本发明公开了一种生物质气化与层状钙钛矿锰氧化物燃料电池耦合发电系统与方法。本系统包括生物质气化制氢装置、层状钙钛矿锰氧化物燃料电池、空气储存装置。其中层状钙钛矿锰氧化物燃料电池采用Ni‑Pd/La1.4Ca1.6Mn2O7、Ni‑Pd/La1.4Sr1.6Mn2O7等层状钙钛矿锰氧化物阳极，电解质采用YSZ、ScSZ、GDC或LSGM，阴极采用层状钙钛矿锰氧化物。层状钙钛矿锰氧化物材料对氧还原和燃料氧化反应都具有优异的催化活性，并与电解质材料相容性好，有助于提高阳极抗积碳性能，最终优化电池性能输出与耐久性。本发明能实现生物质富氢燃料的零碳制备，将生物质资源转化为电能输出以及高温余热，拓宽生物质发电的应用场景，更大程度释放生物质资源效能。

本发明提供的一种空冷型燃料电池运行环境模拟装置及方法，属于新能源发电技术领域，装置包括鼓风机、湿度控制模块、温度控制模块、气体导流模块和信息采集与控制模块；环境空气由鼓风机导入湿度控制模块，根据目标温度与相对湿度、环境空气温湿度和湿度控制模块出口气体湿度，选择湿度控制模块的气体通路，控制干燥空气量或鼓泡加湿器中去离子水温度，以达到目标相对湿度；进入温度控制模块，根据目标温度与温度控制模块出口气体温度，控制气液式换热器中控温介质温度，以达到目标温度；最后经气体导流模块导入电堆阴极。本发明根据温度和相对湿度的关系，对湿度控制模块、温度控制模块精准控制，实现空气相对湿度和温度的人为准确调控。

本发明公开一种燃料电池测试平台复杂工况控制方法，属于可再生能源与氢能技术领域，具体以整车功率需求曲线为车用动力系统工况脚本，利用整车能量管理策略将整车功率需求曲线转换为燃料电池动力系统的目标功率曲线，为对应工况脚本；基于燃料电池动力系统中电流与功率间的本征匹配关系，将目标功率曲线转换为燃料电池动力模块的目标电流曲线，为对应工况脚本；对燃料电池动力模块的目标电流曲线，自定义各电流点的测试条件参数，进而构建燃料电池电堆工况脚本；燃料电池测试平台根据导入的不同工况脚本，完成对应测试对象的自动工况测试。本发明可完成不同测试对象的自动测试工况转化，降低不同测试对象的自动测试工况生成难度，易于编程实现。

本发明公开了一种燃料电池电流密度分区测试系统和方法，属于燃料电池原位检测技术领域。本发明所述系统包括供气模块、电子负载、信号放大模块、数据采集模块、数据处理模块和燃料电池电堆；供气模块为燃料电池电堆提供氧化剂和燃料，电子负载加载在燃料电池电堆上，信号放大模块对燃料电池电堆传出的信号进行放大，数据采集模块采集信号放大模块的输出信号，数据处理模块对数据采集模块采集的信号进行处理。本发明将采样电阻放置于分区镀金铜箔背部，保证了各分区阻抗的一致性；各分区阻抗具有一致性，使采样结果能真实反映实际电堆内部电流密度分布特性；本发明克服了采样电阻精度控制难和装置成本高的问题；能测量大量矩阵分区的电流密度分布。

本发明提供一种用于校准燃料电池分区采集板采集精度的装置，属于可再生能源与氢能技术领域，包括电流传递板和多个金属探针，电流传递板的中间为电流传递区域，一侧为电流输入端口；电流传递区域由多个阵列排布并与采集单元对应的校准单元组成，各校准单元包括顶层敷铜镀金分区、走线层、底层敷铜镀金分区和电流传递过孔；校准时电流传递板平行燃料电池分区采集板放置，外部恒流源向电流传递板输送电流，通过在电流传递过孔与对应采集单元的任一电流采集过孔之间设置金属探针传输校准电流。本发明实现燃料电池分区采集板中批量采集单元的精度校准，更加便捷快速，大幅降低校准采集精度的工作量，减少因人为操作产生的实验误差。

本发明提供一种基于动态背压的燃料电池动力系统效率优化方法，属于燃料电池系统控制技术领域，首先确定决定燃料电池动力系统效率的决策向量及对应约束条件，确定待优化的电堆电流密度点序列，依次在各电堆电流密度点下，控制系统达到初始工况，测量燃料电池电堆功率和空压机功率，计算燃料电池动力系统效率，并作为模拟退火算法迭代求取系统迭代解向量的依据，重复上述控制、测量和迭代优化过程，得到系列待选工况点，最后通过优选原则即可得到使系统效率最优的决策向量及对应最优效率值。本发明不依赖于系统模型，算法结构简单，易于在工程应用中实现，拓展优化维度，能进一步获得效率的提升。

本发明公开一种基于工况分解和自动测试的燃料电池寿命预测方法，属于新能源发电技术领域技术领域，具体将燃料电池堆测试工况分为怠速工况、启停工况、额定工况和变载工况，提取各测试工况的特征参数，结合电堆自定义测试条件参数，生成各测试工况脚本，导入智能化燃料电池测试系统，自动完成对应测试工况的测试过程，获得对应电堆测试数据，提取其中具有特殊数据标志位的数据段，基于数据段、对应特征参数和电堆初始电压，计算得到燃料电池堆的预测寿命。本发明可通过编程自动完成，最大程度减少测试过程的复杂程度和实验人员的操作量，提高测试结果可信度，并符合国标GB/T 38914‑2020要求的测试方法，可直接用于实际工程应用。

本发明涉及燃料电池技术领域及微晶玻璃技术领域，提供了一种光敏微晶玻璃支撑型微燃料电池及其制造方法。光敏微晶玻璃支撑型微燃料电池其结构包括作为基板的光敏微晶玻璃、金属铂作电极，氧化钇稳定氧化锆(YSZ)作电解质的微型固体氧化物燃料电池。其制造方法包括以下步骤：微晶玻璃气体通孔区域的曝光退火，铂电极薄膜的沉积及刻蚀，YSZ电解质及铂电极薄膜的沉积，刻蚀部分铂电极和YSZ电解质，刻蚀曝光退火区域的微晶玻璃形成气体通孔。本发明将能量密度高的燃料电池集成在电绝缘、热膨胀系数与燃料电池相当的光敏微晶玻璃之上，可替代传统微机电系统中电源系统。

本发明提供一种基于能效最优的水冷型燃料电池电堆低温启动方法，属于新能源发电技术领域，设置电堆自热启动所需最低温度、最大时间限度和电堆低温启动成功时的电子负载电流密度，开启电加热丝电源调至功率最大；确定外辅多约束预测控制器的被控变量、控制变量和约束条件，实时调整电加热丝功率，直至电堆温度达到自热启动所需最低温度，关闭电源；确定自热多约束预测控制器的被控变量、控制变量和约束条件，实时调整电子负载电流密度，直至达到电堆低温启动成功时的电子负载电流密度，低温启动成功。本发明将电堆低温启动时间控制在安全范围内，安全可靠，同时能量利用最大化，降低成本，实现快速稳定、能效最优的水冷型燃料电池低温启动控制。

本发明提供一种车用燃料电池动力系统水管理故障诊断方法，属于燃料电池汽车技术领域，先在系统历史运行数据中筛选正常运行状态的数据样本集，挑选运行参数形成训练数据集；先后对训练数据集进行离群值处理、噪声处理和数据标准化，分别挑选参数作为FNN电压模型以及RNN阳极压降模型的输入和期望输出进行训练；基于二者构成数据驱动模型输出与系统运行过程实际输出的残差，构建水管理故障分类器，进而完成水管理故障诊断。本发明利用系统历史运行数据训练动力系统面向水管理故障诊断的数据驱动模型，极大降低建模难度，提高模型准确性和通用性，并基于经验知识构建水管理故障分类逻辑，实现对正常运行、水淹故障、干燥故障的快速诊断。

本发明提供一种空冷型燃料电池自适应温湿度控制装置及方法，属于新能源发电技术领域，控制装置包括散热系统、数据采集系统、气体加热装置、气体加湿装置和控制器，气体加湿装置包括可控温水箱和两套位于散热系统和电堆之间上下方的雾化装置，气体加热装置位于两个雾化装置之间，控制器根据数据采集系统采集的信号对散热系统、气体加热装置和气体加湿装置进行控制。本发明根据实时检测的电堆内部温度信号和阴极入口湿度信号，通过在阴极入口设置气体加热装置和雾化装置，实现对空冷型燃料电池电堆内部的自适应加湿和升降温调节，使其工作在高效、安全的温湿度工作区间，以提高电堆输出性能和使用寿命。