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商用氫燃料電池系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)及異常識(shí)別檢測(cè)新方法！

2022-10-28 08:58:51來源：化工儀器網(wǎng) 羊舌木 閱讀量：108 評(píng)論

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導(dǎo)讀：氫燃料電池是以氫氣為燃料，通過電化學(xué)反應(yīng)將燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電裝置。

　　當(dāng)前人類建立在以消耗煤炭、石油、天然氣為主的不可再生能源基礎(chǔ)之上的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，導(dǎo)致了日益突出的環(huán)境污染和溫室效應(yīng)問題。為實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，建立人與自然的和諧關(guān)系，發(fā)展風(fēng)能、水能、太陽能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、海洋能等綠色能源，成為世界各國(guó)高度關(guān)注的課題。
 
　　氫燃料電池是以氫氣為燃料，通過電化學(xué)反應(yīng)將燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電裝置，具有能量轉(zhuǎn)換效率高、零排放、無噪聲等優(yōu)點(diǎn)，相應(yīng)技術(shù)進(jìn)步可推動(dòng)氫氣制備、儲(chǔ)藏、運(yùn)輸?shù)燃夹g(shù)體系的發(fā)展升級(jí)。在新一輪能源革命驅(qū)動(dòng)下，世界各國(guó)高度重視氫燃料電池技術(shù)，以支撐實(shí)現(xiàn)低碳、清潔發(fā)展模式。
 
　　然而目前影響商用氫燃料電池系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用的主要因素是電池運(yùn)行過程中可靠性需要評(píng)估，即電池異常狀態(tài)需要及時(shí)識(shí)別。目前，主要的狀態(tài)識(shí)別方法難以對(duì)電池內(nèi)部狀態(tài)變化的發(fā)展路徑及對(duì)應(yīng)機(jī)理進(jìn)行檢測(cè)及分析，從而無法根據(jù)識(shí)別結(jié)果對(duì)氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)應(yīng)調(diào)控，進(jìn)而保障氫燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行安全。
 
　　除此之外，在氫燃料電池運(yùn)行過程中，電池性能狀態(tài)與其內(nèi)部水分布、電流分布息息相關(guān)。目前，相關(guān)技術(shù)主要通過材料分析、水傳輸分布、電流分布等手段來評(píng)估氫燃料電池性能狀態(tài)，然而這些技術(shù)會(huì)干擾電池的運(yùn)行狀態(tài)，甚至破壞電池固有結(jié)構(gòu)和性能，進(jìn)而很難保證技術(shù)可靠性和實(shí)用性。
 
　　近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院特任研究員毛磊團(tuán)隊(duì)在氫燃料電池?zé)o損檢測(cè)方面取得突破性進(jìn)展。他們首先建立氫燃料電池仿真模型，分析其在不同運(yùn)行狀態(tài)下的電流和磁場(chǎng)分布變化；進(jìn)而搭建氫燃料電池外部磁場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng)，通過磁場(chǎng)成像分析氫燃料電池系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)變化路徑及對(duì)應(yīng)機(jī)制。
 
　　研究團(tuán)隊(duì)將氫燃料電池內(nèi)部電流分解為平行膜方向膜電流和垂直膜方向主電流，并揭示了氫燃料電池故障時(shí)性能下降的本質(zhì)原因——參與化學(xué)反應(yīng)的主電流減少，寄生損耗的膜電流增加，因此膜電流及其激發(fā)磁場(chǎng)可以反映電池性能變化。
 
　　該項(xiàng)研究首次在該研究領(lǐng)域內(nèi)系統(tǒng)性地分析并提出了氫燃料電池的性能變化與其內(nèi)部不同分量電流和激發(fā)磁場(chǎng)的關(guān)聯(lián)機(jī)制。同時(shí)，該項(xiàng)研究工作中還提出了一種基于磁場(chǎng)成像的氫燃料電池系統(tǒng)無損檢測(cè)理論及方法，可在氫燃料電池運(yùn)行過程中揭示狀態(tài)變化的起源和演變過程，在商用氫燃料電池系統(tǒng)的狀態(tài)檢測(cè)及異常識(shí)別方面極具應(yīng)用潛力。
 
　　研究成果日前發(fā)表在《細(xì)胞》期刊旗下的《物理科學(xué)報(bào)告》上。
 
　　(資料來源：中國(guó)科學(xué)報(bào))
 
　　原標(biāo)題：商用氫燃料電池系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)及異常識(shí)別檢測(cè)新方法！
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