一、燃料电池机理及其当前的发展（论文文献综述）
严彦,周利彪,白文涛,周文俊[1]（2021）在《燃料电池用空气压缩机的研究现状》文中认为针对目前燃料电池用空气压缩机的相关研究进展及存在的问题,在分析了燃料电池的基本组成、工作原理及性能特点的基础上,指出了在燃料电池的供气子系统中,空气压缩机对于燃料电池的性能有着极其重要的影响,不同的空气压缩机类型会对燃料电池的电压、功率及制造成本产生较大的影响;对燃料电池系统中常用的4种类型空气压缩机（即螺杆式压缩机、离心式压缩机、滑片式压缩机及涡旋式压缩机）的工作原理进行了详细介绍,分析了近些年空气压缩机在航空、航天及电动汽车方面的具体应用,并从体积、压升、振动、功率及噪声等方面对其性能进行了综合对比分析。研究结果表明:随空气压力的增加,燃料电池的电压及功率密度增大,其制造成本会有所降低;相较于其他型式的压缩机,离心压缩机与燃料电池系统的适配性更高;目前在对离心压缩机的优化设计方面还存在一些技术难点,未来需对其进行更为深入的研究,以期进一步提升其综合应用效果。
李强[2]（2021）在《基于多目标优化的燃料电池汽车能量管理策略研究》文中研究指明随着环境问题的日益严重和我国能源结构的调整,近年来新能源汽车受到越来越多的关注。燃料电池汽车（FCV）较燃油车和纯电动汽车在不同方面具有优势,是新能源汽车较为理想的发展方向。目前FCV一般采用多能量源的混合驱动方案,配以能量管理策略（EMS）实现各能量源间的功率分配。开发合理的EMS以提高动力系统及其关键部件的性能对燃料电池汽车的应用推广具有重要意义。本文研究燃料电池混合动力汽车的能量管理策略,以期提高车辆的燃料经济性并改善燃料电池的耐久性,论文具体研究内容如下:（1）根据一种燃料电池+蓄电池组的混合动力结构,建立燃料电池汽车的整车动力学模型和关键部件的模型,包括燃料电池、蓄电池和直流变换器的效率模型,从而为等效氢气消耗的计算建立基础。（2）根据燃料电池汽车混合动力系统的功率流,采用将实际消耗的能量换算为氢气消耗的方法,建立精确的动力系统的等效氢气消耗模型;根据燃料电池寿命衰减的机理,研究典型变载工况下的性能衰退,提出燃料电池基于变载的剩余可用寿命的计算方法。（3）根据燃料电池汽车动力系统的功率状态和各能量源的特性分析,确定能量管理策略的设计原则。采用基于模糊逻辑的控制方法实现了对各能量源的功率分配,基于高级车辆仿真平台（ADVISOR）的仿真结果表明所设计的控制策略满足了能量管理的需求。（4）为了改进所提出的能量管理策略,提出了以等效氢气消耗量和燃料电池剩余使用寿命为优化目标的多目标优化问题,并采用一种改进的非支配排序遗传算法（NSGA-II）求解近似最优解集。设计了算法优化流程并对上述算法的优化结果进行了仿真计算。通过ADVISOR平台在一定工况下对优化后的策略和其他策略进行仿真。得到的结果验证了优化的效果,算法的种群质量有明显的提高,并证明了优化后的控制策略表现出了更好的性能,相比于常见的规则型策略和未经优化的模糊控制策略都具有一定优越性。
赵英昊[3]（2021）在《空冷型燃料电池的阳极动态供氢策略研究》文中研究表明质子交换膜燃料电池（PEMFC）由于其产物无污染、能量密度高、冷启动速度快和工作温度低等优点成为人类面对能源和环境问题时的一个理想选择。空冷型PEMFC由于省去了用于实现冷却液循环和反应气体增湿等功能的设备,所以与水冷PEMFC相比具有重量轻、结构简单等优点,被视为小型用电系统的理想未来电源。氢气供给策略对空冷型PEMFC的工作性能与使用寿命具有较大影响,本文以实验室自主研发的2k W级空冷型PEMFC为研究对象,通过实验测试来研究氢气供给量对其工作性能的影响并找到合适的动态供氢策略,本文具体研究内容如下:1.研究了空冷型PEMFC工作在开放供氢模式下和闭端供氢模式下时供氢量对其工作性能的影响。在开放供氢模式下探究了供氢流量对其输出电压值和节电压一致性的影响,在闭端供氢模式下探究了供氢压力对其输出电压值、节电压一致性和加载性能的影响。2.本文还研究了空冷型PEMFC的动态供氢策略,包括固定排气周期和根据其输出电压表现自适应调整排气周期的两种动态供氢策略。为了探究出性能最优的动态供氢策略,本文设计了无模型迭代学习控制算法,在实验中通过该算法对空冷型PEMFC排气阀的开启和关闭触发条件进行迭代优化,最终得到输出性能最优的两种动态供氢策略。之后又根据性能最优的动态供氢策略研究实验中的数据,计算得到能耗比最优的两种动态供氢策略。3.为了验证动态供氢策略在实际应用中的有效性,本文选取无人机燃料电池供电系统这一使用场景,在测试平台上利用电子负载模拟大疆S1000+无人机在不同起飞重量下巡航飞行时的工况。通过该模拟实验验证了能耗比最优的两种动态供氢策略的有效性,并根据验证实验的测试结果对比了这两种动态供氢策略的实际使用效果。经研究发现,动态供氢策略可以使空冷型PEMFC工作在较为高效稳定的工作情况下,同时动态供氢策略可以节约氢气的使用量并提高空冷型PEMFC的使用寿命,从而降低空冷型PEMFC供电系统的使用成本。
李超[4]（2020）在《基于质子交换膜燃料电池的模型优化及建模参数的影响研究》文中指出质子交换膜燃料电池（PEMFC）以其环保无污染、能量密度高和使用绿色能源氢气等特点已成为当前新能源领域的研究热点。但其目前在商业化进程中仍存在很多技术壁垒需要突破。一个精准预测性能的模型可以为实际实验以及工程应用提供前期的理论指导,优化建模过程可以降低实验成本、提高生产效率、进一步加快燃料电池的产业化进程。本研究基于PEMFC探索了当前数值模型、智能算法和复合模型三种主要建模方法的改进策略,并对各模型建模参数的敏感性进行分析。针对性搭建了一套燃料电池测试系统实验台架,并较为全面的开展了覆盖多工况全负载的实验。主要工作及结论如下:建立了一种针对不同流场进行建模的新型PEMFC数学模型。提出了基于不同阻抗材料的多通道蛇形流场欧姆过电位的计算方法。采用将氢交叉和副产物污染等引起的电压损失转化为电流损失的方法优化模型预测精度。通过研究表明,新构建的数值模型在50°C和70°C时,可决系数2均分别从0.977和0.952增加到0.998,模型精度最高提升4.83%,验证了模型优化的有效性。同时,新模型对PEMFC中不同尺寸和不同材料的流场均具有良好的建模适应性和预测能力。由于数值模对各参数的物性取值较为依赖,针对复杂问题存在一定建模难度,有必要探索“黑箱原理”的智能算法在部分特定情况下的应用优势。本研究对比了燃料电池领域常用于预测的8种智能算法对本次实验数据的适用性,发现其中广义回归神经网络（GRNN）在本次实验所获得的数据结构中更具有预测优势。为了进一步增强智能算法在本研究中的稳定性和鲁棒性,对GRNN模型进行进一步改进,引入差分策略和自适应学习因子来降低模型的预测误差。基于改进后的模型利用降维技术和最大熵原理,对不同电流密度下实验装置的14个控制参数进行Moment-Independent全局灵敏度分析。结果表明,最终改进模型相对误差仅为1.7%,衡量预测误差的四项指标MSE、RMSE、MAE、RMAE分别降低了35.61%、19.78%、60.99%和37.55%。此外,在14个实验装置控制参数中,电池温度、露点温度、进口温度和背压的变化是影响系统输出性能的主要因素。最后基于数值模型和智能算法的各自优势与特点,本研究搭建了一个能够评估燃料电池催化反应过程中催化剂利用情况的复合模型。将催化反应工程领域的有效因子引入到燃料电池催化剂层数值模型的建模过程中,将数值模型与支持向量机相互链接构建复合模型,并利用实验对复合模型进行验证。通过将催化反应程度定义为低、中、高三个利用区域发现阳极和阴极的传输系数升高,催化剂利用率变强,会使反应提前进入高利用区和充分反应区;催化剂反应情况受内扩散影响严重,内扩散的具体形式由颗粒粒径大小与分子平均自由程的关系决定。
陈天元[5]（2020）在《基于混合动力推进的无人船航迹控制方法研究》文中提出近年来,随着人口不断增长,人们对能源和环境问题越发关注,因此作为勘探和开发海洋资源的重要工具,无人船得到了快速发展。燃料电池混合动力无人船是无人驾驶技术和新能源技术相结合的产物,具有零排放、效率高、启动快等优点,极具发展和应用前景。动态自主避碰、航迹控制和能量管理策略是提升混合动力无人船自主航行安全性、稳定性和智能化程度的关键技术,但目前的研究还存在一些难点,包括:无人船操纵特性约束、控制器实时性要求和燃料电池耐久性问题等。为解决上述问题,本文以燃料电池混合动力无人船为研究对象,对无人船动态自主避碰、航迹控制和能量管理策略展开研究,论文的主要内容如下:（1）无人船操纵模型建立。本文以一艘实际的高速欠驱动无人船为研究对象,建立了空间六自由度操纵模型。同时考虑到无人船的欠驱动特性及高速航行时系统阻尼系数与速度间的耦合关系,建立了含非线性阻尼项的欠驱动无人船三自由度操纵模型,为动态自主避碰和航迹控制的仿真研究奠定基础。（2）动态自主避碰方法研究。针对无人船在国际海事规则和自身操纵性约束下的避碰问题,提出了一种基于集合制导策略和动态窗口约束的动态自主避碰方法,该方法融入了国际海事规则,为无人船快速规划出满足操纵特性和国际海事规则的避碰路径。仿真结果表明该方法能够在满足国际海上避碰规则的前提下,有效规避障碍物。（3）航迹控制方法研究。针对模型预测控制在线计算量大,难以满足无人船实际航行中的实时性要求的问题,提出了一种基于显式模型预测控制的航迹控制方法。该方法利用可视距导航算法得出期望的艏向角,将航迹控制简化为艏向控制。同时,将显式模型预测控制应用于艏向控制问题中,以减少控制器的在线计算时间。通过对比试验验证了该方法可以显着提高航迹控制的实时性。（4）混合动力系统能量管理策略研究。针对柴油机推进的原型船,设计了以燃料电池和蓄电池为主辅动力源的混和动力系统,确定了系统的拓扑结构,并对各部件参数进行匹配计算。针对燃料电池的耐久性问题,设计了基于改进模糊逻辑控制的能量管理策略,增加了模糊逻辑控制的控制需求。在设定的工况下进行仿真试验,结果表明改进后的模糊逻辑控制策略能有效提升燃料电池的耐久性。本文深入研究了混合动力无人船动态自主避碰、航迹控制和能量管理策略,具有重要的学术和工程应用价值,推动了混合动力无人船的发展和应用。
黄林[6]（2020）在《基于三聚氰胺复合树脂的燃料电池非铂阴极催化材料的制备、表征和性能研究》文中研究说明质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种清洁、高效的新能源,被认为是目前最有前途的车用动力电源之一。在PEMFC中的氧还原反应（ORR）对燃料电池整体发电性能起着关键作用,这是由于阴极氧气还原的速率比阳极中的氢气氧化反应慢几个数量级。为了提高燃料电池的整体性能,在催化ORR的过程需要使用大量的贵金属铂（Pt）。这是目前燃料电池制造成本过高的主要瓶颈之一,对燃料电池的商业化应用造成了极大的阻碍。因此,研发高活性、低成本的非铂阴极催化材料对于推动PEMFC的应用具有重要意义。本文通过三聚氰胺复合树脂的合成与改性、非贵金属ORR催化材料的制备和燃料电池全电池性能测试等方面优化开展工作,以提高三聚氰胺复合树脂基燃料电池非贵金属催化材料的ORR催化活性和稳定性为目的。主要研究内容如下:（1）改进了三聚氰胺甲醛树脂与碳黑的混合方法,利用三聚氰胺和甲醛在固化之前形成的可溶性三羧甲基三聚氰胺树脂与表面改性的碳黑进行了充分混合,制备了三聚氰胺甲醛树脂复合材料作为催化剂的前驱体,通过一步热解法制备了催化剂,并对比研究了几种前驱体的分散情况、铁的含量、碳的含量、热解温度及时间对于催化剂的氧还原性能影响。在多孔碳黑负载三聚氰胺甲醛树脂的合成过程中,创造性地使用了表面活性剂（吐温80）,使催化剂的活性得到了明显的提高。测试结果表明,该催化剂在酸性和碱性电解液中均表现出显着的ORR活性,在25℃的0.1M高氯酸、900 rpm下的氧还原起始电位可以达到0.86 V（RHE）,半波电位达到了 0.77V（RHE）,是一种很有前途的燃料电池氧还原催化材料。（2）采用三聚氰胺和对苯二甲醛合成了席夫碱聚合物,借鉴前期三聚氰胺甲醛树脂基非贵金属催化剂的制备工艺,通过两步热解法制备了席夫碱聚合物基非贵金属氧还原催化剂。经过半电池测试比较分析可知,其氧还原活性明显高于基于“三聚氰胺甲醛树脂”制备的催化材料。该催化材料在25℃的0.1 M高氯酸、900rpm下的氧还原起始电位达到了1.02 V（RHE）,半波电位达到了0.83 V（RHE）,是目前文献报道过的燃料电池非贵金属催化剂材料中ORR催化活性最佳的催化剂材料之一。另外,还探讨了前驱物的主要原料三聚氰胺和对苯二甲醛在高温聚合前期的混合的方式、热处理温度等方面对氧还原活性的影响。基于席夫碱聚合物热解的催化剂制备了氢燃料电池的阴极,单电池功率密度最高可达790 mW/cm2。（3）考察添加维生素E对Fe/N-C非贵金属氧还原催化剂的半电池性能影响。通过设计了一组L9（34）的正交试验,来探讨Nafion含量、催化剂载量、水的含量以及维生素E含量这四个因素对催化剂氧还原催化性能和稳定性的协同作用,并试图找出一组这四个因素的最佳组合水平,推测出Nafion质量分数20 wt%、催化剂载量为1.14 mg/cm2、水体积分数为30 wt%以及维生素E在质量分数5 wt%时的催化剂浆料配方是兼具氧还原活性和稳定性的。（4）在利用Fe/N-C非贵金属氧还原催化剂制备催化剂层的时候添加适量的维生素E,并验证其全电池性能。由于维生素E存在于催化剂和Nafion树脂共混的多孔催化层,即便出现相分离的现象,也不会引起任何的膜机械稳定性和局部氢渗透过大问题,并能在在三相界面附近第一时间捕获超氧自由基和双氧水,进而最大程度地为催化剂和质子交换膜做好防护工作。试验证明,维生素E添加剂虽然会导致膜电极最高功率密度有所下降,但却显着地提高了 Fe/N-C催化剂基全电池的稳定性。
郑永梁[7]（2020）在《基于SA-PSO的燃料电池城市客车能量管理策略研究》文中提出随着传统汽车造成的环境污染危机愈发严重,纯电动车和可再生能源受到人们越来越多的关注。相应地,质子交换膜燃料电池（PEMFC）由于较高的能量转换率（30%～60%）,运行噪声小和环境友好的特点,并且凭借高能量密度的优势,在新能源汽车发展中有巨大的潜力。通过引入动力电池组可以弥补燃料电池电动汽车无法回收制动能量、启动速度慢和输出特性偏软的缺点。双动力源可以使燃料电池混合动力汽车发挥更好的动力性,但是如何让动力源功率分配地更合理,更好地提升经济性是研究难点。针对传统模糊控制策略在燃料电池混合动力城市客车优化功率分配和提升燃油经济性能力有限,提出结合工况识别的模糊能量管理策略。分析研究行驶工况对车辆性能的影响,对典型的三种工况进行合适的特征参数提取以及样本划分,采用基于模拟退火-粒子群算法（SA-PSO）优化的最小二乘支持向量机（LSSVM）进行工况识别;在三种典型工况下制定相应的模糊控制策略,研究分析车辆行驶过程中工况瞬时变化对燃料电池性能和寿命的影响,从而对控制策略进行改进;采用SA-PSO以整车氢气消耗量最小为目标优化模糊控制隶属度函数,得到各工况下优化后的模糊控制策略;通过工况识别实现不同工况下模糊控制策略自适应切换。仿真结果显示,具有工况识别功能的模糊控制策略具备更高效的功率分配和更好的燃油经济性。
闫友志[8]（2020）在《水电站弃水发电耦合氢储能系统概念设计与热管理研究》文中认为能源安全关系国家经济社会全局和战略,全球能源格局正转向清洁高效能源。清洁可再生能源正在成为中国能源供给结构改革的重要力量,弃光、弃风、弃水（三弃）日益凸显,水电站弃水弃电损失高达万亿,储能技术创新突破引领全球颠覆性能源格局调整。规模化储能耦合发电站可破解“三弃”消纳难题,氢储能密度大、零污染。论文提出水电站耦合氢储能能源系统创新突破弃水消纳难题,研究水电站弃水发电耦合Mg基固态氢储能系统概念设计,提出水电-氢储能耦合能源系统概念,构建耦合能源系统评价方法;研究耦合系统关键固态储能系统热管理,设计固态储氢换热结构,为水电站弃水消纳路径提供新思路和新技术。水电站弃水发电耦合氢储能系统概念设计研究。研究水电站发电系统叠加氢储能系统,提出水电站弃水发电耦合氢储能能源系统概念,构建了耦合能源系统拓扑结构,包括水力发电子系统、高密度氢能储/放子系统、交直流变换子系统和调节控制系统;研究设计了耦合能源系统工作机制,研究了耦合能源子系统元件设计模型;基于水电站弃水特性研究,构建了不同容量配置的弃水发电制氢耦合氢储能电力系统结构模型,提出了计及氢储能系统的能量调度优化策略;研究设计了耦合能源系统性能评价指标,构建了评价指标计算方法,以系统功率、技术和经济等方面为约束条件,结合多方位、可执行性的效益评价体系,提出了多目标协同优化评价计算方法。高密度固态储氢装置热管理研究。耦合能源系统工作关键在于氢储能子系统,为满足高密度固态储氢装置良好的工作温度保障,构建了固态储氢装置热管理系统,统筹考虑固态储氢装置储放H2过程约束条件,建立了相关数学模型;结合固态储氢装置储放氢气特性分析工作过程热管理性能,以确保换热系统安全可靠高效。基于有限元法数值仿真研究了Mg基固态储氢材料储放氢温度影响规律。研究发现受储氢材料自身热导率影响,床体不同节点反应速率差异明显,远离换热流体区反应速率较慢且不连续,靠近换热流体区反应速率较快且可持续进行。在放氢过程中,随着高压氢放出至环境压降低于平衡氢压,储氢材料才开始反应析氢;床体初始温度和反应驱动力对放氢性能有一定的影响,随着初始温度的增大,床体温度在经历骤降后上升趋势明显,可快速恢复至初始值,反应速率提高明显,放氢的完成周期明显缩短;增大反应驱动力,在一定程度上可提高反应速率,随着储氢装置含氢量的减小,反应驱动力影响作用不大。储氢换热结构设计及优化分析。选型设计了计轻质型、可操作性强的嵌入型多U管束换热结构三维模型。在传热传质方面:给定储氢材料床体有效导热率和氢气渗透率范围内,床体传热行为对放氢性能影响显着,随着有效导热率的增大,放氢速率明显提高,放氢周期缩短显着;床体传质行为对放氢性能影响不大,反应分数下降趋势基本不变,反应速率无明显提高。在结构参数设计方面:增大储氢材料与外部换热流体间的换热强度,可增大床体与外部热交换量,增强床体传热性能,提高放氢速率,随着进一步增大换热强度,作用效果有所减弱。增大储氢装置长径比,可缩短床体径向间距,增大热交换面积,床体温度降幅减小,定流量放氢的完成周期缩短。储氢材料床体嵌入翅片,可改善床体反应温度分布不均衡现象,显着增强床体远离换热流体区域传热效果,有助于提高整体放氢率。进一步增大储氢装置长径比和翅片量,作用效果减弱的同时影响着储能密度的大小,故设计确定长径比和嵌入翅片量参数时应综合考虑。
马明[9]（2019）在《多孔生物质及三维一体式电极材料增强MFC产电性能研究》文中研究表明微生物燃料电池（MFC）,能利用微生物的代谢作用同步实现废水处理与能源回收,其可持续发展理念广受重视。但MFC的发展仍面临很多挑战,例如功率输出、稳定性、电子利用效率低和投入成本等问题,都极大限制了其进一步发展。一直以来,单室空气MFC构型被广泛使用,且多采用Pt/C作为空气阴极催化剂,但它成本较高,易被复杂溶液体系污染,单室构型虽节省了质子交换膜的使用,同时也损耗了阳极的电子利用效率;另一方面,阳极常用的碳布、碳刷等二维碳材料存在生物附着量低、传质过程受阻、长期运行稳定性差、价格昂贵等问题。针对上述问题,本文以废弃的生物质（柚子皮、鸡蛋壳）作为材料来源,在阴极构建了Fe3C/WC/GC纳米复合物和鸡蛋壳膜（ESM）分隔材料,以提高单室MFC的功率输出、库伦效率及稳定性,并有效降低MFC投入成本。基于废弃柚子皮具有天然形成的多孔结构和含氧官能团,可以在柚子皮碳骨架上原位引入大量铁盐([Fe（CN）6]4-)和钨盐(WO42-),在惰性气氛下通过原位碳热还原的方法“一步”合成Fe3C/WC/GC纳米复合物,其中Fe3C和WC被胶囊状的石墨碳层紧密包围,能保护催化组分的有效活性,并呈现出暴露的Fe3C（001）和WC（100）晶面,根据密度泛函理论（DFT）计算,Fe3C（001）晶面仅需0.06 e V的能量就可以实现O-O从O+2分子中的裂解,而WC作为助催化剂能有效提高Fe3C的催化活性及稳定性。此外,基于多孔生物质合成的阴极催化材料呈现丰富的介孔和微孔结构,能为催化氧还原提供大量的活性位点和传质通道,通过旋转圆盘和环盘电极测试,确定Fe3C/WC/GC能以接近四电子的方式催化氧还原反应,产生H2O2中间产物的量较低（<5%）,催化活性与传统Pt/C相当。在单室MFC中可获得1997±13 m W/m2的功率输出,较传统Pt/C提高67.82%（1190±37 m W/m2）,且能维持较高电压（550±11 m V）稳定运行33个周期。另一方面,直接利用从食品垃圾中回收的鸡蛋壳膜,将其放置在单室空气阴极内侧用作分隔膜使用,与未加分隔膜阴极相比,功率密度没有明显下降（1415±10mW/m2 vs.1441±15 mW/m2）,但库伦效率得到了显着提升,在电流密度为0.82-5.15 A/m2时,库伦效率高达67.2-95.3%,未加分隔膜反应器仅为22.1-38.2%,其高效的功率输出及电子利用效率归功于较弱的离子传输阻碍和较低的氧传递系数(kO=2.3×10-7 cm/s),且与其它已报到的分隔膜相比,具有一定经济和性能优势。对于它长期运行的生物淤积和放大问题,提出负载纳米银杀菌剂和利用仿生合成技术将膜进行放大可持续性研究。最后,为了进一步提高单室MFC阴极界面的性能,本文将Fe3C/WC/GC阴极和鸡蛋壳膜进行联合构建,组成Fe3C/WC/GC-ESM阴极组件,结果得到627±20 m V,1553±21m W/m2的电能输出,其库伦效率在0.73-5.36 A/m2时可达72.11-98.21%,与传统PEM-Pt/C阴极组件相比（40-55%）,性能具有极大提升,且能够有效降低阴极造价。此外,针对传统碳布（CC）阳极附着细菌数量有限、稳定性差、价格昂贵等问题,分别构建了具有三维大孔结构的富含氮石墨碳（NGC）海绵阳极和Magnéli相亚氧化钛（MTiSOs）块体阳极,利用它们分散的大孔结构、较粗的骨架以及特殊的化学组成,提高产电菌附着量并强化阳极界面反应的传质过程,增强阳极与产电菌间的胞外电子传递（EET）效率。首先,利用富含氮元素的商业三聚氰胺海绵（MF）作为碳源和氮源的共前驱体,直接将MF热解形成NGC海绵。其中氮的引入使整个碳骨架的态密度下降,更容易吸附一些反应物质,例如O2、卟啉铁、核黄素等,提高阳极电子交换反应活性。在单室MFC中接种纯菌Shewanella oneidensis MR-1可获得508±12 m V的最大输出电压与750±18 m W/m2的功率密度,比传统CC阳极（395±18 m V、362±22 m W/m2）分别高出28.6%和107.2%,这主要归功于氮掺杂的引入提高了阳极材料与产电菌之间通过细胞色素进行的直接电子传递效率,并刺激产电菌产生更多的丝状胞外聚合物进行电子传递,DFT计算表明其中吡咯氮型碳对EET贡献更大。除了对碳材料进行杂原子掺杂,本文还利用商业TiO2为原料合成MTiSOs,并将其热压成三维大孔的块体阳极。利用MTiSOs良好的导电性、稳定性、生物相容性及反应活性,在单室MFC中接种混合菌群,可获得581±20 m V与1541±18m W/m2的电能输出,且运行一周期的时间与CC（48 h）相比延长到70 h,在促进EET过程中主要呈现由细胞色素诱导的直接电子传递,与CC相比具有更高的异相电子传递系数。这两种一体式材料,均能省略一般粉体阳极制作过程中粘结剂的使用,减少电极活性面积的损失。其中,NGC海绵阳极机械强度受限,更适用于固体杂质较少的纯溶液体系中应用,坚硬的MTiSOs块体阳极可以保护生物膜免受尖锐物质入侵造成的破坏,更适合应用在较为复杂的废水体系。通过提高电极界面反应,增强单室MFC的产电性能,利用新开发的阴极、分隔膜、阳极材料构建Fe3C/WC/GC-ESM-NGC和Fe3C/WC/GC-ESM-MTiSOs电池,结果均获得较高的电压及功率输出,其电压输出时间最长可达200 h/周期,远大于传统的Pt/C-CC电池（48 h）,且材料大多来源于废弃生物质,是一种极具潜力的能源材料,为进一步从废水中提取能量提供理论依据。
褚适庚[10]（2019）在《船用燃料电池的混合动力系统研究》文中提出船舶是国际物流的主要运输工具,柴油机仍是船舶的主要动力设备之一。作为船用柴油机的主要燃料,残渣型燃料油带来一系列污染问题。自国际海事组织强制推行“限硫令”以来,开发低能耗、低排放的新能源船舶成为当前航运业的主要任务。PEM（质子交换膜）燃料电池以氢气作为能量来源,具有可再生、无污染、能量密度高等优点,在清洁能源领域展现出良好的应用前景。当前相关技术研究多集中于陆路交通领域,针对海运环境的特殊性,探究质子交换膜燃料电池电动船舶的可行性显得十分重要。以船舶应用为背景,设计搭建了燃料电池动力船舶实验平台,并针对典型工况开展了下水实验。首先对实验船船体进行了设计,根据船体结构参数进行了推进器选型和燃料电池的匹配,并依托公司进行了实验台的加工。经过多次水上实验,验证了燃料电池在船舶上应用的可行性;同时发现,现有动力系统中的PEM燃料电池不能保持在合理的输出状态,氢气燃料的利用也不够合理。为了保证燃料电池的稳定输出,并实现对氢气燃料更合理的利用,设计了以2kW的PEM燃料电池为主,1kW的Li离子电池为辅的混合动力系统。针对设计的混合动力系统,利用MATLAB/Simulink软件进行了仿真研究。构建了2kW的PEM燃料电池的静态模型,来研究其外输出特性,经过与文献报导的实验数据对比,表明建立的PEM燃料电池模型能够反映其输出特性;进一步分析了不同工作温度以及气体分压对燃料电池性能的影响。为了得到PEM燃料电池的输入、输出特性,在其静态模型的基础上建立了相应的动态模型,得到了在不同输入电流下燃料电池的输出电压与输出功率,并构建DC-DC变换器模型,使得PEM燃料电池的输出电压符合实验船舶的需求。构建了 1kW的Li离子电池辅助动力源模型,并在此基础上为混合动力系统设计了逻辑开关控制策略。本控制策略以Li离子电池的SOC（state of charge）值控制PEM燃料电池的输出功率。当SOC大于0.75时,PEM燃料电池的输出功率为1kW,不足部分由Li离子电池通过放电来支持负载,Li离子电池放电直至SOC小于0.4;当SOC小于0.4时,PEM燃料电池输出功率为2kW,既供应负载需求又为Li离子电池充电,直至Li离子电池的SOC大于0.75。本控制方式既能使PEM燃料电池工作在稳定的输出功率下,同时可以避免出现Li离子电池的过充电与过放电现象,保证了主、辅动力源的使用寿命,并获得了动力系统的稳定输出。
二、燃料电池机理及其当前的发展（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、燃料电池机理及其当前的发展（论文提纲范文）
（1）燃料电池用空气压缩机的研究现状（论文提纲范文）
| 0 引 言 |
| 1 燃料电池空气压缩机概述 |
| 2 燃料电池空气压缩机研究现状 |
| 2.1 螺杆式压缩机 |
| 2.2 离心式压缩机 |
| 2.3 滑片式压缩机 |
| 2.4 涡旋式压缩机 |
| 3 燃料电池空气压缩机发展趋势 |
| 4 结束语 |
（2）基于多目标优化的燃料电池汽车能量管理策略研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 燃料电池汽车 |
| 1.2.1 燃料电池汽车国外发展现状 |
| 1.2.2 燃料电池汽车国内发展现状 |
| 1.2.3 燃料电池汽车面临的问题 |
| 1.3 FCHEV能量管理策略研究现状 |
| 1.3.1 基于规则的能量管理策略 |
| 1.3.2 基于优化的能量管理策略 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第二章 燃料电池混合动力汽车及数学建模 |
| 2.1 混合动力系统的拓扑及其功率流 |
| 2.1.1 燃料电池汽车的混合动力系统 |
| 2.1.2 混合动力系统的功率流 |
| 2.2 燃料电池混合动力汽车的整车动力学模型 |
| 2.3 动力系统关键部件的效率模型 |
| 2.3.1 燃料电池效率模型 |
| 2.3.2 蓄电池效率模型 |
| 2.3.3 DC/DC变换器效率模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 能量管理策略的评价指标与仿真建模 |
| 3.1 混合动力系统的等效燃料消耗模型 |
| 3.2 燃料电池的剩余寿命模型 |
| 3.3 基于ADVISOR的系统仿真模型设计 |
| 3.3.1 燃料电池汽车顶层模型 |
| 3.3.2 功率总线模型 |
| 3.3.3 燃料电池和蓄电池模型 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于模糊控制的能量管理策略 |
| 4.1 模糊控制原理与流程 |
| 4.2 模糊控制器的设计 |
| 4.2.1 隶属度函数的设计: |
| 4.2.2 模糊规则的设计 |
| 4.3 功率跟随策略 |
| 4.4 控制策略的仿真与结果分析 |
| 4.4.1 仿真工况 |
| 4.4.2 模糊逻辑控制策略的仿真与分析 |
| 4.4.3 功率跟随控制策略的仿真与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于多目标遗传算法的控制优化 |
| 5.1 遗传算法 |
| 5.1.1 遗传算法基本原理 |
| 5.1.2 遗传算法的基本操作 |
| 5.2 遗传优化算法的设计 |
| 5.2.1 编码和初始种群的构建 |
| 5.2.2 遗传操作设计 |
| 5.2.3 构造目标函数 |
| 5.2.4 惩罚算子 |
| 5.3 多目标遗传算法优化 |
| 5.3.1 多目标优化与Pareto最优解 |
| 5.3.2 多目标遗传算法NSGA-II |
| 5.4 优化算法及控制策略的仿真验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
（3）空冷型燃料电池的阳极动态供氢策略研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 空冷型燃料电池结构及其工作原理 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 燃料电池的发展及研究现状 |
| 1.3.2 燃料电池供气控制方法研究现状 |
| 1.3.3 供氢量对燃料电池性能影响研究现状 |
| 1.3.4 燃料电池动态供氢策略研究现状 |
| 1.4 本文研究内容与结构安排 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 结构安排 |
| 第二章 空冷型燃料电池供氢方式对其性能的影响 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验设备及实验总体方案介绍 |
| 2.2.1 实验使用的空冷型燃料电池介绍 |
| 2.2.2 空冷型燃料电池测试平台介绍 |
| 2.2.3 实验设计总体方案介绍 |
| 2.3 开放供氢模式下供氢流量对其工作性能影响 |
| 2.3.1 开放供氢模式实验设计 |
| 2.3.2 供氢流量对输出电压值的影响 |
| 2.3.3 供氢流量对节电压一致性的影响 |
| 2.4 闭端供氢模式下供氢压力对其工作性能影响 |
| 2.4.1 闭端供氢模式实验设计 |
| 2.4.2 供氢压力对输出电压值的影响 |
| 2.4.3 供氢压力对节电压一致性的影响 |
| 2.4.4 供氢压力对加载性能的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 空冷型燃料电池最优动态供氢策略研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 动态供氢策略研究装置介绍与设计 |
| 3.2.1 排气阀控制器硬件结构介绍 |
| 3.2.2 迭代学习控制器设计 |
| 3.3 输出性能最优动态供氢策略研究 |
| 3.3.1 固定排气周期的动态供氢策略研究 |
| 3.3.2 自适应调整排气周期的动态供氢策略研究 |
| 3.4 能耗比最优动态供氢策略研究 |
| 3.4.1 固定排气周期的动态供氢策略研究 |
| 3.4.2 自适应调整排气周期的动态供氢策略研究 |
| 3.5 两种动态供氢策略对其输出性能影响的对比 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 动态供氢策略的模拟工况应用验证 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 无人机飞行工况的模拟实验设计 |
| 4.2.1 无人机飞行平台及其燃料电池混合供电系统结构介绍 |
| 4.2.2 无人机飞行工况测试及模拟实验设计 |
| 4.3 固定排气周期的动态供氢策略实验验证 |
| 4.4 自适应调整排气周期的动态供氢策略实验验证 |
| 4.5 两种动态供氢策略实验结果对比 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 个人简历及攻读硕士期间的主要研究成果 |
（4）基于质子交换膜燃料电池的模型优化及建模参数的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 针对燃料电池建模的国内外研究现状 |
| 1.2.1 基于理论模型的研究现状 |
| 1.2.2 基于智能算法的研究现状 |
| 1.2.3 基于复合模型的研究现状 |
| 1.3 主要研究内容和创新点 |
| 第二章 实验方法与建模参数分析 |
| 2.1 燃料电池实验平台搭建 |
| 2.2 实验数据的预处理 |
| 2.2.1 肖维勒准则剔除异常值 |
| 2.2.2 期望最大化算法处理缺失值 |
| 2.2.3 集成滤波算法和平均滤波器平滑处理数据 |
| 2.2.4 L_2范数标准化数据 |
| 2.3 燃料电池建模关键参数的理论基础 |
| 2.3.1 温度对性能影响的概述 |
| 2.3.2 水含量对性能影响的概述 |
| 2.3.3 膜厚度对性能影响的概述 |
| 2.3.4 工作压力对性能影响的概述 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于数值模型的开发与优化 |
| 3.1 基于不同流场的燃料电池数学建模 |
| 3.2 新模型极化曲线拟合结果 |
| 3.3 模型针对实际实验结果进行预测的适用性 |
| 3.4 模型针对不同流场电池性能进行预测的适用性 |
| 3.5 SPSS对不同工况下模型精度的测定 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于智能算法的应用策略研究 |
| 4.1 智能算法在燃料电池预测领域的基础模型构建 |
| 4.2 适用于本次研究的最佳基础预测模型选取 |
| 4.3 基于改进的GRNN模型探索实验控制参数的影响 |
| 4.3.1 实验数据准备及参数设置 |
| 4.3.2 GRNN预测模型的构建 |
| 4.3.3 基于差分进化和自适应学习因子的改进策略 |
| 4.3.4 改进后模型的验证与比较结果 |
| 4.4 实验控制参数的敏感性分析 |
| 4.4.1 Moment-Independent全局灵敏度分析方法 |
| 4.4.2 实验控制参数的敏感性分析结果 |
| 4.4.3 实验过程中关键参数的耦合分析 |
| 4.4.4 阴阳极不同背压耦合对性能的影响情况 |
| 4.4.5 不同电池温度在不同电流密度下的影响 |
| 4.4.6 阴阳极不同露点温度对性能的影响情况 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于复合模型的构造与研究 |
| 5.1 针对燃料电池催化剂层的数值模型构建 |
| 5.2 用于预测的支持向量机构建 |
| 5.3 复合模型的预测思路及方法 |
| 5.3.1 催化剂利用率的分析及定义 |
| 5.3.2 复合模型预测方法及思路 |
| 5.4 关键参数对燃料电池性能影响的敏感性分析 |
| 5.4.1 阴阳极不同传输系数在不同电流密度下的性能影响 |
| 5.4.2 不同催化颗粒粒径对催化剂利用程度的影响 |
| 5.4.3 不同温度不同压力对催化反应进行程度的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表论文及参与科研项目情况 |
| 发表论文 |
| 参与的科研项目 |
（5）基于混合动力推进的无人船航迹控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 无人船发展概况 |
| 1.2.1 国外无人船发展概况 |
| 1.2.2 国内无人船发展概况 |
| 1.3 无人船动态自主避碰研究现状 |
| 1.4 无人船航迹控制研究现状 |
| 1.5 混合动力船舶能量管理策略研究现状 |
| 1.5.1 基于规则的能量管理策略 |
| 1.5.2 基于优化的能量管理策略 |
| 1.5.3 基于智能控制算法的能量管理策略 |
| 1.6 课题研究的内容与文章结构 |
| 1.6.1 课题研究内容 |
| 1.6.2 文章结构 |
| 第2章 无人船操纵模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 无人船运动坐标系 |
| 2.3 无人船操纵模型的建立 |
| 2.3.1 无人船六自由度操纵模型 |
| 2.3.2 水面无人船三自由度操纵模型 |
| 2.4 原型船介绍 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于国际海上避碰规则的无人船动态自主避碰方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 无人船动态自主避碰相关问题研究 |
| 3.2.1 无人船运动参数计算 |
| 3.2.2 国际海上避碰规则介绍 |
| 3.3 无人船动态自主避碰方法设计 |
| 3.3.1 基于集合制导的模式切换策略 |
| 3.3.2 基于动态窗口约束的动态自主避碰算法 |
| 3.3.3 动态自主避碰具体步骤 |
| 3.4 仿真结果分析 |
| 3.4.1 单个动态障碍物避碰仿真 |
| 3.4.2 多个动态障碍物避碰仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于显式模型预测控制的无人船航迹控制系统设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型预测控制介绍 |
| 4.2.1 模型预测控制基本原理 |
| 4.2.2 模型预测控制鲁棒性分析 |
| 4.3 显式模型预测控制算法 |
| 4.3.1 离线计算 |
| 4.3.2 在线计算 |
| 4.4 无人船航迹控制器设计及仿真 |
| 4.4.1 基于显式模型预测控制的航迹控制器设计 |
| 4.4.2 无人船航迹控制器仿真分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于改进模糊控制的混合动力系统能量管理策略设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 混合动力系统拓扑结构与推进模式分析 |
| 5.2.1 混合动力系统拓扑结构分析 |
| 5.2.2 混合动力系统推进模式分析 |
| 5.3 混合动力系统关键部件参数设计与建模仿真 |
| 5.3.1 燃料电池 |
| 5.3.2 蓄电池 |
| 5.3.3 DC-DC变换器 |
| 5.4 基于改进模糊逻辑控制策略的能量管理策略设计 |
| 5.4.1 模糊逻辑控制器介绍 |
| 5.4.2 模糊逻辑控制策略设计 |
| 5.4.3 模糊逻辑控制策略改进 |
| 5.5 基于改进模糊逻辑控制策略的混合动力系统仿真分析 |
| 5.5.1 混合动力系统模型建立 |
| 5.5.2 仿真结果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 主要研究工作 |
| 后续研究工作 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所发表的学术论文及科研成果 |
| 致谢 |
（6）基于三聚氰胺复合树脂的燃料电池非铂阴极催化材料的制备、表征和性能研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 燃料电池 |
| 1.2.1 燃料电池分类及其应用 |
| 1.2.2 质子交换膜燃料电池 |
| 1.2.3 质子交换膜燃料电池面临的挑战 |
| 1.3 非贵金属氧还原催化剂介绍 |
| 1.3.1 非贵金属氧还原催化剂的研究历史 |
| 1.3.2 非贵金属氧还原催化剂的研究进展 |
| 1.4 非贵金属氧还原催化剂需要解决的科学问题 |
| 1.4.1 催化剂的氧还原活性问题 |
| 1.4.2 催化剂的氧还原机理研究 |
| 1.4.3 催化剂的合成路线选择 |
| 1.4.4 催化剂的性能衰减问题 |
| 1.5 本文的选题背景、意义和主要研究内容 |
| 1.5.1 选题背景 |
| 1.5.2 选题意义 |
| 1.5.3 主要研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 实验方法和原理 |
| 2.1 主要原材料和仪器 |
| 2.1.1 主要原材料 |
| 2.1.2 实验仪器设备 |
| 2.2 催化剂物理表征 |
| 2.2.1 X射线粉末衍射(XRD) |
| 2.2.2 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.2.3 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.2.4 透射电子显微镜(TEM) |
| 2.2.5 比表面积和孔径分布表征(BET) |
| 2.2.6 热重分析(TG) |
| 2.2.7 ZETA电位 |
| 2.3 催化剂材料的半电池性能表征 |
| 2.3.1 旋转圆盘电极测试(RDE) |
| 2.3.2 氧还原(ORR)工作电极制备方法 |
| 2.3.3 氧还原(ORR)活性测试方法 |
| 2.3.4 氧还原(ORR)寿命测试方法 |
| 2.4 催化剂材料的全电池性能表征 |
| 2.4.1 膜电极MEA制备方法 |
| 2.4.2 单电池组装方法 |
| 2.4.3 全电池测试方法 |
| 参考文献 |
| 第三章 基于三聚氰胺-甲醛复合树脂的催化材料的制备研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 催化剂的制备方法 |
| 3.2.2 催化剂的电化学性能表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 催化剂的电化学及物理表征 |
| 3.3.2 催化剂的活性位点分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于三聚氰胺-对苯二甲醛复合树脂的催化材料的制备研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 催化剂的制备方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 催化剂的物理及电化学表征 |
| 4.3.2 铁元素对催化剂性能的影响 |
| 4.3.3 碳元素对催化剂性能的影响 |
| 4.3.4 席夫碱树脂的组分对催化剂性能的影响 |
| 4.3.5 热解温度对催化剂性能的影响 |
| 4.3.6 催化剂的稳定性研究 |
| 4.3.7 催化剂的全电池性能研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 维生素E复合Fe/N-C催化材料的制备研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 维生素E复合FE/N-C催化材料ORR电极(半电池)的制备 |
| 5.2.2 维生素E复合FE/N-C催化材料的膜电极(全电池)的制备 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 ORR电极的正交实验测试数据 |
| 5.3.2 ORR电极的正交实验结果分析与评价 |
| 5.3.3 膜电极结构对膜电极性能的影响 |
| 5.3.4 催化层中的NAFION树脂含量对膜电极性能的影响 |
| 5.3.5 催化剂载量对膜电极性能的影响 |
| 5.3.6 维生素E添加剂对膜电极性能的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 结论与展望 |
| 攻读博士学位期间获得的学术成果和奖励 |
| 致谢 |
（7）基于SA-PSO的燃料电池城市客车能量管理策略研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 燃料电池混合动力汽车动力传动系统研究现状 |
| 1.2.2 燃料电池混合动力汽车能量管理策略国内外研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 第2章 燃料电池城市客车模型建立 |
| 2.1 AVL Cruise软件简介 |
| 2.2 燃料电池系统模型的建立 |
| 2.2.1 燃料电池基础理论 |
| 2.2.2 燃料电池电化学模型 |
| 2.2.3 空压机模型 |
| 2.3 动力电池模型的建立 |
| 2.3.1 动力电池基础理论 |
| 2.3.2 动力电池建模 |
| 2.4 驱动电机模型的建立 |
| 2.4.1 驱动电机基础理论 |
| 2.4.2 驱动电机建模 |
| 2.5 燃料电池城市客车模型 |
| 2.5.1 车辆动力学模型 |
| 2.5.2 基于AVL Cruise的整车仿真模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于最小二乘支持向量机的行驶工况识别 |
| 3.1 典型行驶工况 |
| 3.1.1 工况特征参数的选取 |
| 3.1.2 工况样本的划分 |
| 3.2 最小二乘支持向量机模型 |
| 3.2.1 支持向量机原理 |
| 3.2.2 最小二乘支持向量机建模 |
| 3.3 基于模拟退火粒子群算法优化LSSVM |
| 3.3.1 粒子群算法 |
| 3.3.2 模拟退火算法 |
| 3.3.3 混合优化算法对LSSVM的优化 |
| 3.3.4 SA-PSO-LSSVM模型的建立 |
| 3.4 工况识别结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于模糊控制的能量管理策略 |
| 4.1 模糊控制简介 |
| 4.2 模糊控制基础理论 |
| 4.2.1 模糊控制系统的组成 |
| 4.2.2 模糊控制的模糊集合与隶属度 |
| 4.2.3 模糊控制的模糊化与清晰化 |
| 4.2.4 模糊控制规则 |
| 4.3 基于SA-PSO优化的模糊控制能量管理 |
| 4.3.1 模糊控制器设计 |
| 4.3.2 改进的能量管理控制策略 |
| 4.3.3 SA-PSO优化模糊控制的设计 |
| 4.3.4 具有工况识别功能的模糊控制能量管理控制器 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结果与分析 |
| 5.1 单工况结果分析 |
| 5.1.1 UDDS工况结果分析 |
| 5.1.2 NEDC工况结果分析 |
| 5.1.3 US06工况结果分析 |
| 5.2 复杂工况结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录A 在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（8）水电站弃水发电耦合氢储能系统概念设计与热管理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 面临的关键问题 |
| 1.3 国内外相关工作研究进展 |
| 1.3.1 水电发展现状 |
| 1.3.2 氢储能工作研究进展 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 2 水电站弃水发电耦合氢储能系统概念设计研究 |
| 2.1 水电站弃水特性 |
| 2.2 水电站弃水发电耦合氢储能系统概念设计 |
| 2.2.1 弃水发电耦合氢储能系统的概念 |
| 2.2.2 弃水发电耦合氢储能系统结构优化构思 |
| 2.2.3 耦合能源系统运行策略 |
| 2.3 系统元件建模与分析 |
| 2.3.1 电解槽数学模型 |
| 2.3.2 压缩机数学模型 |
| 2.3.3 储氢装置数学模型 |
| 2.3.4 燃料电池数学模型 |
| 2.3.5 逆变器数学模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 弃水发电耦合氢储能系统运行性能评价 |
| 3.1 评价指标构建 |
| 3.1.1 评价指标设计 |
| 3.1.2 评价指标属性分析 |
| 3.2 目标函数及约束条件 |
| 3.2.1 目标函数 |
| 3.2.2 运行约束条件 |
| 3.3 运行性能评价计算方法 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 高密度固态储氢装置热管理系统研究 |
| 4.1 热管理系统构建 |
| 4.2 储氢装置结构模型 |
| 4.2.1 几何模型 |
| 4.2.2 数学模型 |
| 4.2.3 初始边界条件 |
| 4.3 有限元及算法分析 |
| 4.3.1 模型网格化验证 |
| 4.3.2 模型有效性验证 |
| 4.4 基本性能分析 |
| 4.4.1 储氢过程 |
| 4.4.2 放氢过程 |
| 4.4.3 初始温度的影响 |
| 4.4.4 放氢压的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 储氢装置换热结构设计及优化 |
| 5.1 换热结构设计及优化方案 |
| 5.2 储氢装置换热结构优化 |
| 5.2.1 储氢装置与外部换热强度 |
| 5.2.2 储氢材料导热率及渗透率 |
| 5.2.3 储氢装置长径比 |
| 5.2.4 储氢装置嵌入翅片 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（9）多孔生物质及三维一体式电极材料增强MFC产电性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩写表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.2 微生物燃料电池 |
| 1.2.1 微生物燃料电池的发展 |
| 1.2.2 微生物燃料电池的基本原理与构型 |
| 1.2.3 产电菌的胞外电子转移机制 |
| 1.2.4 单室空气微生物燃料电池的优势与不足 |
| 1.3 微生物燃料电池阴极及分隔膜研究进展 |
| 1.3.1 阴极及分隔膜在MFC中的重要性 |
| 1.3.2 空气阴极催化剂 |
| 1.3.3 分隔膜材料 |
| 1.3.4 添加分隔膜空气阴极的优化 |
| 1.4 微生物燃料电池阳极研究进展 |
| 1.4.1 阳极研究 |
| 1.4.2 阳极存在问题及发展趋势 |
| 1.5 微生物燃料电池存在问题及未来展望 |
| 1.6 本文的主要研究内容和技术路线 |
| 1.6.1 主要研究内容 |
| 1.6.2 技术路线 |
| 第2章 实验材料与方法 |
| 2.1 微生物燃料电池的构建 |
| 2.1.1 化学试剂 |
| 2.1.2 阳极预处理与空气阴极的制作 |
| 2.1.3 多孔生物质及三维一体式电极材料的合成 |
| 2.1.4 反应器组装 |
| 2.2 微生物燃料电池的启动、运行与数据采集 |
| 2.2.1 反应器的启动与运行 |
| 2.2.2 电压采集 |
| 2.3 微生物燃料电池的性能评价与电化学测试 |
| 2.3.1 极化曲线与功率密度 |
| 2.3.2 COD去除率及库伦效率 |
| 2.3.3 线性伏安及循环伏安法 |
| 2.3.4 交流阻抗法 |
| 2.3.5 塔菲尔法 |
| 2.3.6 旋转盘电极与旋转环盘电极法 |
| 2.4 材料表征与理论计算 |
| 2.4.1 XRD、XPS、Raman、TG-DSC、FT-IR |
| 2.4.2 氮气吸附-脱附法 |
| 2.4.3 扫描电镜与透射电镜法 |
| 2.4.4 密度泛函理论计算 |
| 第3章 多孔生物质基Fe_3C/WC/GC催化剂及鸡蛋分隔膜增强MFC阴极性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 多孔Fe_3C/WC/GC阴极催化剂对单室空气MFC的影响 |
| 3.2.1 Fe_3C/WC/GC的合成与晶相演变 |
| 3.2.2 Fe_3C/WC/GC的形貌与化学组成 |
| 3.2.3 基于天然多孔生物质合成材料的比表面积与孔径分析 |
| 3.2.4 Fe_3C/WC/GC的电催化活性与内阻分布 |
| 3.2.5 Fe_3C/WC/GC催化氧还原反应路径 |
| 3.2.6 应用在单室MFC中的产电性能 |
| 3.2.7 基于理论计算的阴极增强反应机制 |
| 3.3 天然多孔鸡蛋分隔膜增强单室空气MFC库伦效率研究 |
| 3.3.1 鸡蛋分隔膜的形貌、结构与组成 |
| 3.3.2 应用在单室空气MFC中的产电性能 |
| 3.3.3 增强库轮效率的反应机制 |
| 3.4 Fe_3C/WC/GC-ESM阴极组件增强单室空气MFC产电性能研究 |
| 3.4.1 Fe_3C/WC/GC催化剂与ESM分隔膜的联合构建 |
| 3.4.2 应用在单室空气MFC中的产电性能 |
| 3.4.3 优势及未来展望 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 三维大孔NGC海绵和MTiSOs块体阳极增强MFC阳极性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 三维大孔NGC海绵阳极提高单室MFC产电性能研究 |
| 4.2.1 NGC海绵阳极的合成与形貌 |
| 4.2.2 NGC海绵阳极的化学组成、导电性与热稳定性 |
| 4.2.3 NGC海绵阳极的电化学活性 |
| 4.2.4 应用在单室MFC中的产电性能 |
| 4.2.5 促进产电菌的胞外电子转移机制 |
| 4.2.6 基于理论计算的阳极增强反应机制 |
| 4.3 三维大孔MTiSOs块体阳极提高单室MFC产电性能研究 |
| 4.3.1 MTiSOs块体阳极的合成与化学组成 |
| 4.3.2 MTiSOs块体阳极的形貌与孔结构 |
| 4.3.3 MTiSOs块体阳极的生物电化学特性 |
| 4.3.4 应用在单室MFC中的产电性能 |
| 4.3.5 促进产电菌的胞外电子转移机制 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 多孔及三维一体式电极及分隔膜材料增强单室MFC产电性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 三维大孔阳极与Fe_3C/WC/GC-ESM阴极的联合构建 |
| 5.3 应用在单室MFC中的产电性能 |
| 5.3.1 输出电压、功率密度及库伦效率 |
| 5.3.2 鸡蛋分隔膜的应用稳定性及可持续性 |
| 5.3.3 两种一体式阳极的特点、区别及可适用性 |
| 5.3.4 优势及未来展望 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）船用燃料电池的混合动力系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及现状 |
| 1.1.1 船舶分类及其当前主要动力系统介绍 |
| 1.1.2 船舶污染现状 |
| 1.1.3 新能源船舶技术应用进展 |
| 1.2 船用燃料电池系统的应用及进展 |
| 1.2.1 燃料电池船研发实例 |
| 1.2.2 燃料电池分类及原理 |
| 1.3 混合动力能量控制策略研究现状 |
| 1.4 论文的主要工作 |
| 2 燃料电池船舶的系统设计及下水实验 |
| 2.1 燃料电池船的系统设计 |
| 2.1.1 船型的设计 |
| 2.1.2 燃料电池的设计选型 |
| 2.1.3 其他相关设备 |
| 2.2 船舶下水实验方案 |
| 2.3 混合动力系统的结构 |
| 2.3.1 串联式 |
| 2.3.2 并联式 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 PEM燃料电池的静态建模及分析 |
| 3.1 电池的静态模型 |
| 3.1.1 PEM燃料电池的电化学方程 |
| 3.1.2 PEM燃料电池的活化极化过电势 |
| 3.1.3 PEM燃料电池的欧姆极化过电势 |
| 3.1.4 PEM燃料电池的浓差极化过电势 |
| 3.1.5 PEM燃料电池的输出电压 |
| 3.1.6 PEM燃料电池的效率和功率 |
| 3.1.7 氢气的用量和水的生成速率 |
| 3.1.8 PEM燃料电池产生的热量 |
| 3.2 PEM燃料电池的静态仿真与分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 电池的电化学动态模型和DC-DC变换器的构建 |
| 4.1 PEM燃料电池的电化学动态模型 |
| 4.1.1 模型的原理 |
| 4.1.2 动态模型的构建与分析 |
| 4.2 DC-DC变换器的构建 |
| 4.2.1 DC-DC变换器的选型 |
| 4.2.2 DC-DC变换器相关参数的设计 |
| 4.2.3 DC-DC变换器的建模仿真 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 混合动力系统的结构及逻辑控制策略 |
| 5.1 Li离子电池的构建 |
| 5.1.1 蓄电池的分类 |
| 5.1.2 Li离子电池的建模 |
| 5.2 电池的能量控制策略 |
| 5.3 基于逻辑控制下的混合动力仿真结果 |
| 5.3.1 仿真模型的构建 |
| 5.3.2 仿真结果与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果 |
四、燃料电池机理及其当前的发展（论文参考文献）
- [1]燃料电池用空气压缩机的研究现状[J]. 严彦,周利彪,白文涛,周文俊. 机电工程, 2021
- [2]基于多目标优化的燃料电池汽车能量管理策略研究[D]. 李强. 合肥工业大学, 2021
- [3]空冷型燃料电池的阳极动态供氢策略研究[D]. 赵英昊. 电子科技大学, 2021(01)
- [4]基于质子交换膜燃料电池的模型优化及建模参数的影响研究[D]. 李超. 广西大学, 2020(07)
- [5]基于混合动力推进的无人船航迹控制方法研究[D]. 陈天元. 江苏科技大学, 2020(03)
- [6]基于三聚氰胺复合树脂的燃料电池非铂阴极催化材料的制备、表征和性能研究[D]. 黄林. 南京大学, 2020
- [7]基于SA-PSO的燃料电池城市客车能量管理策略研究[D]. 郑永梁. 贵州大学, 2020(04)
- [8]水电站弃水发电耦合氢储能系统概念设计与热管理研究[D]. 闫友志. 华北水利水电大学, 2020(01)
- [9]多孔生物质及三维一体式电极材料增强MFC产电性能研究[D]. 马明. 哈尔滨工业大学, 2019
- [10]船用燃料电池的混合动力系统研究[D]. 褚适庚. 大连海事大学, 2019(06)
标签：燃料电池论文; 电池论文; 系统仿真论文; 新能源论文; 混合动力电动汽车论文;