2025年, 第49卷, 第11期　
刊出日期：2025-11-20

  

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氢能与燃料电池技术
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  “氢能与燃料电池技术专刊”特约主编寄语

  郝冬, 张妍懿

  电源技术. 2025, 49(11): 2191-2191.

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  中国氢燃料电池全产业链发展现状及创新趋势

  焦道宽, 何云堂, 王佳, 张妍懿, 郝冬

  电源技术. 2025, 49(11): 2192-2196. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.001

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  围绕标准体系构建、示范应用推进、多元化场景拓展及技术创新趋势四大维度,系统梳理和分析了中国氢燃料电池技术的发展现状、应用成果与未来演进方向。研究表明,我国已建立覆盖氢能、整车、关键部件及核心材料的全链条标准体系,依托五大示范城市群,成功推动技术规模化应用落地。燃料电池汽车在续航里程、功率密度等关键性能指标上实现显著跃升,燃料电池堆、空气压缩机等核心部件国产化率超 90%,质子交换膜、炭纸、催化剂等核心材料国产化进程加速。与此同时,技术应用场景持续向多领域延伸,在船舶、轨道交通、固定发电、无人机及两轮车等领域完成示范验证,充分体现其技术可行性与碳减排效益。未来,液氢/换氢等新型补能模式的成熟、低成本-长寿命技术路线的突破、人工智能与燃料电池技术的深度融合,以及燃料电池乘用车的应用与推广,将成为驱动我国氢燃料电池技术迈向更大规模化的关键方向。
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  氢燃料电池混合动力系统与能量管理策略研究综述

  贾秋红, 鲁清华, 汪如君, 陈义, 王谷城, 韩明

  电源技术. 2025, 49(11): 2197-2207. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.002

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  氢燃料电池(PEMFC)与动力电池构成的混合动力系统,其系统设计与能量管理策略的协同优化是提升整体效率、延长系统寿命及改善动态响应性能的关键。首先系统总结了燃-锂混合动力系统的拓扑结构分类及应用,剖析了不同拓扑结构的关键问题。根据问题建立“拓扑-控制”的逻辑关系,为能量管理策略优化设计提供基础。重点对并联和混合两种拓扑结构的能量管理研究方法展开讨论和分析：对以燃料电池为主要供能单元的并联式混合动力系统,研究了其应用与优化设计,强调需综合优化燃料电池的工作状态以提升混合动力系统的效率与稳定性。对混合式动力系统,围绕功率需求预测、能量调度、电池健康管理和系统优化等四个关键方面展开分析,提出建立多目标优化的自适应能量管理体系。通过典型案例的研究与工程应用结合,提高混合动力系统的能源经济性。研究表明：具备在线学习与自适应性的智能能量管理策略,是未来实现混合动力系统性能跃升的重要研究方向。
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  氢能在轨道交通领域的应用现状及技术研究

  刘建华, 汤丽娟, 李军, 束昊昱

  电源技术. 2025, 49(11): 2208-2215. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.003

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  氢能作为一种低排放、零污染的新型动力源,受到各行业的青睐,其在道路交通、船舶、航空等领域均有应用,但相关技术在轨道交通装备上的应用尚处于起步阶段。对国内外氢能轨道交通的应用现状进行了阐述,并针对轨道交通装备大功率、多工况需求,对氢燃料电池多堆集成技术、动力源能量分配技术等进行了深入研究。
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  国内固体氧化物燃料电池发展现状

  舒正龙, 陈启章, 史翊翔

  电源技术. 2025, 49(11): 2216-2223. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.004

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  固体氧化物燃料电池具有发电效率高、余热品位高、环保性好等优点,该技术的商业化将会为未来碳达峰、碳中和提供节能降碳的技术路线支撑。从当前国内示范应用现状、专利布局情况、政策导向、市场现状和排放优势等方面进行了梳理。目前产业处于技术导入期,行业的示范应用项目还非常少,尤其是100 kW以上级别的SOFC发电系统;各地政府均在陆续出台政策推动SOFC的发展,国家层面的研发项目政策也在引导往大型商用设备方面拓展;行业总体的研发资源投入增加,整体专利布局呈现快速增长的趋势。
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  PEMFC密封材料与结构设计研究综述

  盛万佳, 邢彦锋, 林雨芳

  电源技术. 2025, 49(11): 2224-2236. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.005

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  质子交换膜燃料电池(PEMFC)密封体系可靠性对其运行及商业化至关重要,相关研究从三方面展开：材料层面,比较硅橡胶、氟弹性体等材料特性,探讨UV光固化胶、厌氧胶等新型密封剂应用价值;结构设计上,基于界面应力与装配工艺,分析直接密封、MEA/PEM包裹式、刚性框架结构的优劣;耐久性评估中,阐述酸性腐蚀、热湿循环、动态载荷下密封体系的化学降解、疲劳及应力松弛机理。未来研究可聚焦复合材料设计、界面力学优化及多尺度寿命预测,为密封体系优化提供理论与实践指导。
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  PEMFC气体泄漏机制及预测模型研究综述

  王振康, 邢彦锋, 杨夫勇, 曹菊勇, 张小兵

  电源技术. 2025, 49(11): 2237-2248. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.006

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  质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有效率高、零排放等优点,但气体泄漏仍是制约其性能与可靠性的关键问题。综述了PEMFC中界面泄漏与渗透泄漏的机理及其影响因素。界面泄漏受表面粗糙度、接触压力、材料老化和装配误差影响,常采用接触力学与格子玻尔兹曼方法进行建模分析;渗透泄漏则涉及气体在密封材料与质子交换膜中的溶解-扩散过程,受材料微结构与环境条件影响。研究表明,密封材料性能与装配工艺对系统密封性至关重要。然而,热-力-化学耦合下的泄漏行为研究尚不充分。未来可融合先进测试手段、分子模拟与智能诊断,推动高性能密封材料与预测模型的发展,提升PEMFC的可靠性与工程适应性。
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  燃料电池阴极催化层材料对ORR活性的影响综述

  徐凯泽, 回振林, 王睿迪, 焦道宽, 郭志军

  电源技术. 2025, 49(11): 2249-2258. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.007

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  阴极氧还原反应是燃料电池的核心反应之一,然而,阴极缓慢的氧还原反应和质量传输受限等因素会制约电池性能的提升,阻碍质子交换膜燃料电池的商业化应用。综述了近年来阴极催化层中的催化剂、碳载体和离聚物对氧还原反应活性的影响及优化策略。通过调控Pt催化剂的形貌、开发Pt-过渡金属合金能增加活性位点数量,降低氧还原反应能垒。非Pt系催化剂在显著降低成本的同时,通过其独特的结构(如核壳、多孔结构等)和活性位点(如Fe-N₄)能提高氧还原反应活性。此外,良好孔径分布的碳载体可以强化传质,杂原子掺杂等改性策略进一步提高了催化剂的稳定性。使用短侧链或高透氧性离聚物在减弱对活性位点毒化的同时还能强化传质,使氧还原反应活性得到进一步提高。旨在为设计高性能的阴极催化层提供指导。
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  绿氢生产方法和创新技术综述

  王猛, 于德政, 范向阳, 管子翔, 温一桐

  电源技术. 2025, 49(11): 2259-2268. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.008

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  绿色氢能对构建可持续能源体系和低碳经济至关重要。目前制氢方法主要包括传统水电解、生物法、热化学及光电化学分解等。可再生能源驱动的水电解技术在大规模绿氢生产中潜力突出,而热化学与光电化学方法在可持续性和与可再生能源整合方面具有独特优势。这些技术的可扩展性、成本与环境效益取决于反应器设计、材料创新及催化效率的提升。系统评估上述技术,重点分析其效率、技术挑战与关键突破,以推动具有竞争力的大规模绿色制氢发展。
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  双碳目标下绿氢产业发展现状与思考

  张岐伟, 魏亚志, 陈斌, 杨泽惠, 王乙丞, 潘宏, 常安果

  电源技术. 2025, 49(11): 2269-2278. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.009

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  全球碳中和目标推动能源系统从“碳基”向“氢基”转型。氢能,尤其绿氢成为能源转型的关键载体,以全球重大政策为牵引,绿氢示范性项目蓬勃发展,但目前此类项目多以示范性质为主,面临技术成熟度不高、成本高昂、基础设施滞后等瓶颈。系统梳理了国内外绿氢示范性项目的技术进展与政策实践,从落地角度探讨了各关键环节技术进展,包括电解水制氢技术、储运技术、安全应用技术等,展望了绿氢在未来能源体系中为传统高碳排行业发挥深度脱碳作用的前景。为助力绿氢产业突破瓶颈,未来绿氢产业链发展将聚焦电解槽内核心部件、储运氢材料的研发,积极拓展应用场景,推动氢能成为实现双碳目标的核心支柱。
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  燃料电池堆无辅助低温启动对膜电极性能影响研究

  时保帆, 乔兴年, 赵小军, 王彦波, 唐亮, 单风祥, 杨晓敏, 徐晓婷

  电源技术. 2025, 49(11): 2279-2287. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.010

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  低温启动性能是质子交换膜燃料电池堆的关键技术指标之一,为研究低温启动前后对膜电极的影响,分析了燃料电池堆低温启动方法,通过停机吹扫和“间歇启停小循环+降低空气计量比”方法,实现了60 kW燃料电池堆–30 ℃无辅助低温启动。最后,通过多次启机后膜电极关键组件的拆解表征,研究了低温启动过程对膜电极的影响。
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  燃料电池堆低温冷起动试验研究

  王晓兵, 罗锡锋, 冀雪峰, 张妍懿, 郝冬

  电源技术. 2025, 49(11): 2288-2293. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.011

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  质子交换膜燃料电池低温冷起动性能是评价燃料电池堆的重要指标之一,也需要借此考验其在寒冷地区下能否大规模使用。针对目前试验室阶段进行的燃料电池堆低温冷起动试验,分析了吹扫阶段、降温阶段和起动阶段中涉及到的试验过程,明确如何去选择合适的操作条件。进一步讨论了在实车阶段与台架试验阶段的不同环境下对燃料电池堆低温冷起动测试的要求,为行业的测试研发提供试验依据和经验。
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  质子交换膜燃料电池流场的结构设计及优化研究

  韦彦强, 赵嘉平, 冯一帆, 谈金祝

  电源技术. 2025, 49(11): 2294-2302. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.012

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  基于对称蛇形流场结构,在其流道内布置三种不同类型的挡板,利用FLUENT软件,分别对不带挡板和带有三种不同挡板的质子交换膜燃料电池(PEMFC)进行数值模拟,结果表明：带挡板的PEMFC的氧气传输能力要高于不带挡板的,且其中带矩形挡板的传输能力最强;相邻挡板之间会产生一定的水聚集,水聚集程度与挡板的横截面积呈正相关;具有矩形挡板的PEMFC的输出功率最高(0.755 W/cm²),比不带挡板的PEMFC提升了25.6%(0.601 W/cm²)。进一步地,利用遗传算法对矩形挡板的尺寸进行优化,得出最优矩形挡板尺寸为0.492 mm×0.238 mm×0.396 mm。对具有优化后矩形挡板的PEMFC进行数值模拟,并与优化前的结果进行对比分析,结果表明：具有最优挡板尺寸的PEMFC的最大功率密度为0.809 W/cm²,比未优化的最大功率密度(0.755 W/cm²)提升了7.2%。
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  基于ScSZ电解质的平管型固体氧化物燃料电池性能研究

  张帅, 吕垚栋, 韩丽增, 曹宝华, 张旸

  电源技术. 2025, 49(11): 2303-2310. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.013

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  采用Sc₂O₃稳定ZrO₂(ScSZ)作为电解质,通过丝网印刷工艺在平管型阳极支撑体上制备了ScSZ电解质薄膜,最终形成了Ni-YSZ/Ni-ScSZ/ScSZ/GDC/LSCF-GDC构型的平管型SOFC,系统评价其650~750 ℃性能及放大可行性。ScSZ电解质在900 ℃时电导率达0.146 S/cm,约为8YSZ的2.5倍,为SOFC中低温运行提供材料基础。单电池(活性面积60 cm²)在750 ℃峰值功率为37.8 W,极化阻抗占比>88%;阻抗弛豫时间分布解析表明,气体吸附解离过程是主要限速步骤。5片串联短堆在750 ℃时实现218 W最大功率输出,与单电池性能相当。全电池在750 ℃下恒流放电连续运行870 h,电压每1 000 h衰减仅为1.06%,微观结构保持完整。研究表明,基于ScSZ电解质的平管型SOFC兼具高功率、易放大与长寿命优势,为千瓦级中低温SOFC商业化提供了可行路线。
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  固体氧化物燃料电池流场结构设计与优化

  唐雷, 卢华林, 邢孔钊, 黄豪中

  电源技术. 2025, 49(11): 2311-2317. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.014

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  固体氧化物燃料电池的流场对其各项性能有重要的影响,对其进行优化设计有重要的意义。基于计算流体力学,构建了五入口蛇形流场,通过与典型的Z型流场、蛇形流场以及已开发的三入口蛇形流场进行对比。研究发现,五入口蛇形流场的气体分布更均匀,电解质电流密度分布也更均匀,能有效减小因为浓差损耗而带来的极化损耗。流道多入口、少弯曲的设计能减小通道内流量过大而导致气体堆积的影响,也能增强电池散热能力。在燃料总速度为7.2 m/s,空气总速度为18 m/s时,五入口蛇形流场的最大输出功率相较Z型流场、单入口蛇形流场、三入口蛇形流场分别提升了22.6%、13.94%和12.95%。
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  基于掺氢天然气的SOFC系统性能仿真与试验研究

  杨化震, 丁志斌, 孙楠楠, 段翰林, 于超, 陶凡, 王宝军, 彭军, 成效先

  电源技术. 2025, 49(11): 2318-2325. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.015

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  针对一种基于天然气的固体氧化物燃料电池(SOFC)系统,通过仿真和试验研究,探讨了在天然气中掺混不同比例氢气时,系统性能的变化规律及碳排放情况。通过SOFC系统模型,仿真计算了不同掺氢比(0 ~100%)下系统的运行性能,分析了系统在不同负荷工况下的性能变化规律。验证了仿真结果的准确性,明确了掺氢对系统运行过程的影响。结果表明,掺氢比从0%增加至100%使电堆电压明显提高,同时使余热回收效率提高了15.9%,热电联产效率可以保持在85%以上。但是系统净发电效率因寄生功耗增加而下降了16.9%,经过优化,系统净发电效率下降幅度可降至4.8%。同时,按照30%掺氢比计算,1 MW的SOFC电站可以实现每天约839 kg的CO₂减排量和152 kg的氢气消纳量。
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  燃料电池阳极供气系统建模与动态特性分析

  龙辉, 雷基林, 杜旻远, 李杰, 戈志晖, 刘懿

  电源技术. 2025, 49(11): 2326-2335. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.016

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  质子交换膜燃料电池通过电化学反应,将氢能转换为电能,由于其高效无污染等优点,如今已受到国内外的广泛关注研究。针对燃料电池阳极供气系统,在MATLAB/Simulink中建立了包括输出电压、阳极流道、比例阀与排气阀、氢气循环泵及供气返回歧管在内的燃料电池阳极供气系统模型,并通过极化曲线实验验证了模型的有效性。在此基础上,系统分析了阳极压力、过氢比、负载电流阶跃变化及周期性排气扰动对系统动态特性的影响。结果表明,各变量之间存在强耦合关系,共同影响燃料电池的输出性能。通过合理控制阳极压力与过氢比,并设计相应的排气策略,可显著提升燃料电池的输出特性与运行可靠性。
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  一种燃料电池内置参比电极的设计与研究

  罗锡锋, 王睿迪, 张妍懿, 王晓兵, 郝冬

  电源技术. 2025, 49(11): 2336-2339. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.017

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  燃料电池堆的单电池电压是测量两个相邻极板上的电压差得到的。为了探究燃料电池运行过程中电极反应状态,通过在阳极催化剂与阳极碳纸之间引入一根涂敷有少量催化剂的铂丝,并将其作为简易的参比电极,实现了对阳极和阴极单个电极状态的测量。在燃料电池极化曲线测试的同时进行了单个电极的极化和交流阻抗测试,结果表明阳极极化虽远小于阴极极化,但对电池性能也存在一定的影响而不容忽视。
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  动态工况非贵金属催化剂燃料电池阴极进气特性仿真分析

  牛润宇, 张钰栋, 梁勐涵, 马丹, 董小瑞, 李晓杰

  电源技术. 2025, 49(11): 2340-2348. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.018

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  质子交换膜燃料电池(PEMFC)中采用非贵金属催化剂替代传统Pt/C催化剂是降低系统成本的关键途径之一。提出了一种基于动态建模与仿真分析的系统优化策略,重点研究了采用非贵金属催化剂的PEMFC系统建模及其动态性能特性。以过氧比作为关键控制参数,基于MATLAB/Simulink平台构建了包含电堆电压模型和空压机子系统的综合模型体系,并整合了非贵金属催化剂的特性参数;通过实验验证了模型的准确性。仿真结果表明：(1)过氧比的波动会显著影响阴极侧压力分布及系统净功率输出;(2)针对非贵金属催化剂体系确定了最佳过氧比工作区间为 2.2~2.75;(3)揭示了空压机能耗与系统净功率之间的优化平衡关系;(4)明确了催化剂氧气传输性能对PEMFC高效稳定运行的重要作用。为非贵金属催化剂在PEMFC中的实际应用提供了理论依据和技术支撑。
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  数据驱动的氢燃料电池状态预测方法比较研究

  魏也, 张振涛, 赵宏旭, 韩宾宾, 李国才, 陈玖圣, 赵昱宇, 王建亮

  电源技术. 2025, 49(11): 2349-2357. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.019

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  为准确监控氢燃料电池的工作状态,提高供能系统可靠性和安全性,建立了5种预测模型,输入运行特征参数,如阳极和阴极气体压力、温度等,进行详细的仿真对比研究。测试了3组公开数据集(FC1~FC3),分别包括不同结构、功率组成和工作时长。所有方法中超参数经过贝叶斯自动调参训练后,均给出了状态参量的预测结果,分析了不同方法的特性与数据集关联性。结果表明经典方法[卷积神经网络(CNN)和长短期记忆网络模型(LSTM)]对于平稳数据集具有一定预测能力,CNN-LSTM-Attention方法(CLA)在时空特征融合上有效,适合于处理动态特征丰富、波动幅度大的数据,但对于波动幅度小且具有周期性的电压序列CNN-LSTM方法效果更佳。Transformer方法在平稳数据处理中有一定局限性。相关数据和结论可用于工况参数预测模型的优化和电池智能状态监测。
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  基于中国汽车行驶工况的燃料电池单电池耐久性研究

  王睿迪, 张振, 王晓兵, 郝冬

  电源技术. 2025, 49(11): 2358-2364. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.020

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  耐久性是制约质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)商业化推广的关键技术难题。针对耐久性加速应力测试(accelearating stress test,AST)难以反映燃料电池在车用工况下多因素协同衰减、既往研究中对单电池进行整体衰减的工况种类较多且与车用工况差异较大的情况,使用基于中国汽车行驶工况(China Automotive Test Cycle,以下简称“中国工况”)的工况曲线,对燃料电池单电池运行该工况,结合性能测试表征其性能衰减速率。结果表明,中国工况共运行650 h后,额定点(1.2 A/cm²)性能衰减幅度达到20.94%,衰减速率为0.12 mV/h。
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  实路条件下重卡用燃料电池的性能衰减特征研究

  潘文龙, 谢振兵, 马立英, 侯永平, 王要娟

  电源技术. 2025, 49(11): 2365-2370. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.021

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  为揭示重型燃料电池卡车在实际运行工况下的性能衰减规律,基于实车电流数据提取特征电流密度点,提出了极化曲线面积比(area ratio of polarization curve, ARPC)作为衰减特征参数,该参数能够系统性地反映燃料电池实车运行工况下的性能衰减情况。通过分析极化曲线面积比参数变化规律可以看出：燃料电池系统的性能在运行初期衰减较少,中后期衰减随着循环时间的延长呈现近似线性下降的趋势;且负载越大,输出性能衰减越快,但在高强度负载下,这种趋势有所放缓。研究不仅量化了衰减动态特性,更为燃料电池车载系统的实时健康状态评估提供了可工程化的分析方法。
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  高原环境对车用燃料电池系统影响的试验研究

  马继成, 谢振兵, 马明辉, 郝冬, 陈光

  电源技术. 2025, 49(11): 2371-2376. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.022

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  随着全球对清洁能源需求的日益增加,燃料电池汽车(FCEV)作为一种新兴的零排放交通工具,逐渐受到关注。然而,高原地区特殊的环境条件(如低气压、低氧、低温)对燃料电池系统的性能和稳定性提出了严峻的考验。通过试验系统研究了0~3 000 m海拔环境下大气压力对燃料电池电堆、系统及辅助部件的影响,并量化揭示了高原环境对系统性能的作用机制。研究结果表明：海拔升至3 000 m时,电堆功率下降12.9%,系统功率降低11.8%,低电流区间系统效率降幅达25.2%,辅助系统功率最大激增209%;性能变化主要源于空压机功耗的增加,其功率占比由15%~20%升至20%~25%。基于上述结论,建议在高原应用燃料电池系统时优先对空压机进行高原性能标定,并在整机开发中为其预留足够能力,以保障系统在高海拔条件下的稳定输出。
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  燃料电池汽车用车载氢系统噪声特性试验研究

  马明辉, 陈向阳, 杨沄芃, 郝冬

  电源技术. 2025, 49(11): 2377-2381. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.023

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  随着燃料电池汽车的快速发展,车载氢系统作为核心子系统在工作过程中,由于阀的作动与快速供氢产生的噪声问题日益凸显。以70 MPa高压车载氢系统为研究对象,系统研究其噪声产生工况、测试方法和特性分析。基于半消声室搭建测试现场,以氢气为试验介质,结合高精度声学测试装置,量化车载氢系统关键噪声源(减压阀、管路、电磁阀)的噪声水平。研究表明,减压阀节流噪声是车载氢系统噪声的主要来源,噪声值与流量正相关,气源压力对噪声值影响较小。
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  车载氢系统和动力电池耦合火烧试验研究

  陈向阳, 陈光, 杨沄芃, 郝冬

  电源技术. 2025, 49(11): 2382-2388. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.024

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  车载氢系统和动力电池作为燃料电池电动汽车的储能子系统,其各自的安全性及相互耦合作用将直接决定车辆的安全性。在某些特定的事故场景中,若动力电池发生热失控,将可能对车载氢系统产生高温炙烤、火烧等影响,进而引发更严重的安全风险,因此燃料电池电动汽车的“氢-电耦合”安全性成为行业关注的重点之一。搭建了车载氢系统和动力电池耦合火烧测试平台,并完成了耦合火烧试验。研究动力电池热失控后对车载氢系统表面温度的影响,以及对车载氢系统瓶内温度、压力和安全泄放的影响,为氢电混合动力系统在极端热失控场景下的综合安全性能评价提供参考。
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  氢能机车储氢间氢气泄漏及扩散规律研究

  樊运新, 卫芃男, 郭唱, 肖佳珉, 郝冬, 杨子荣

  电源技术. 2025, 49(11): 2389-2397. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.025

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  针对氢能机车储氢间发生氢气泄漏后的氢气扩散与积聚情况,开展了不同泄漏流量、位置、方向下的氢气泄漏实验研究,得到了储氢间共13个关键点位的氢气浓度实时变化情况,分析了氢气泄漏工况影响规律以及浓度监测有效性。结果表明,当泄漏流量由50 L/min增加到1 000 L/min时,泄漏氢气能够在更短的时间内占据更多的储氢间顶部空间,传感器首次达到40 000 ×10^–6的时间由8.0 s降低到2.6 s。对比中间位置气瓶处的150 L/min泄漏情况以及中间位置气瓶与边缘位置气瓶各75 L/min的泄漏情况,浓度监测系统能够更快识别到单个泄漏位置更大流量的泄漏情况。
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  氢能机车等比例储氢间氢泄漏特征实验研究

  高超, 王旭海, 卫芃男, 李悦, 白佳贺, 焦道宽

  电源技术. 2025, 49(11): 2398-2406. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.026

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  氢能作为一种清洁、高效的能源载体,已成为推动交通运输等多领域应用脱碳的关键方向之一。但氢泄漏引发的安全问题是影响氢能加快应用面临的核心挑战之一。研究聚焦氢能轨道机车的实际应用场景,通过搭建等比例储氢间实验装置,并在各关键点位布置了23个氢浓度传感器,开展了氢气泄漏扩散过程的实验研究。系统分析了不同泄漏量、泄漏位置、泄漏方向、有无强排风系统条件下储氢间内氢气泄漏扩散浓度的分布规律,相关成果可为氢气泄漏风险评估,以及机车储氢系统结构设计与安全性能优化提供科学依据。
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  强制排风下氢能机车储氢间氢气泄漏积聚行为研究

  李维平, 王位, 郭唱, 赵坤, 肖佳珉, 张妍懿

  电源技术. 2025, 49(11): 2407-2413. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.027

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  开展了50~1 000 L/min氢气泄漏流量、中间/边缘泄漏位置、强排风扇开启/关闭等10种泄漏工况下的实验研究,量化评估了储氢间内部的氢气积聚程度,揭示了泄漏氢气在储氢间内部的扩散迁移过程。结果表明,顶部强排风扇的开启能够极大缓解甚至消除150 L/min及以下泄漏流量下氢气积聚引发的燃爆风险。500 L/min泄漏流量下风扇开启、关闭状态对应的传感器首次达到40 000×10^–6时间分别为4.4与3.0 s,而1 000 L/min泄漏流量下相应时间分别为4.0与2.6 s。当储氢间顶部积聚的氢气在左右两侧空间传输时,由于防爆风扇的开启,氢气在途经防爆风扇附近区域时被强制排出储氢间,使得仅有少部分氢气扩散到另外一侧空间,从而降低了氢气积聚浓度并缩小了积聚区域。
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  车用氢气浓度传感器极端环境耐受性试验研究

  王红敏, 王祥祥, 李浩, 石沛林, 于曰伟, 张妍懿

  电源技术. 2025, 49(11): 2414-2420. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.028

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  氢气浓度传感器是保障燃料电池汽车氢安全的核心部件。然而,国内与FCV氢气浓度传感器相关的测评体系和试验技术尚不完善。针对这一现状,提出了FCV氢气浓度传感器极端环境耐受性三项评价指标和测试方法。以A型和B型两款日本商业化催化燃烧型氢气浓度传感器为研究对象,在体积分数为3%的氢气标准气、气体流量1 000 mL/min工况下开展极端环境耐受性试验,验证了测评方案的可行性,并采集不同试验条件下的实时浓度数据分析传感器性能。结果表明,在振动和盐雾试验后,两款传感器检测值变化均在0.3%以内,传感器工作状态稳定;在气流冲击试验中,两款传感器工作性能得到优化,其检测值更接近标准气值,相对误差分别仅为0.34%和0.13%。研究为国产传感器开发及行业标准制定提供了理论与数据支撑。
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  车用与船用燃料电池检验技术对比分析

  徐廉, 马继成, 文醉, 赵坤, 郝冬

  电源技术. 2025, 49(11): 2421-2428. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.029

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  车用与船用燃料电池系统在运行工况、空间要求、安装方式、换热方式、通风要求、管路要求、认证要求及功率等级等方面存在显著差异。这些差异源于两者不同的应用场景和使用需求,深入了解这些差异对于燃料电池系统的研发、设计和应用具有重要意义。围绕车用与船用燃料电池的政策支持、技术对比、检测技术要求及检测平台挑战等方面展开全面分析。提出总结与建议,建议采取差异化产品设计策略、研读车用燃料电池相关国家标准和CCS燃料电池产品相关检验指南、注重氢电安全等条件下的带载运行能力验证,通过与专家及检测机构充分沟通以制定合理的燃料电池试验方案。
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  国内外液氢燃料电池电动汽车标准体系分析

  张振, 王祥祥, 苏智阳, 郝冬, 张妍懿

  电源技术. 2025, 49(11): 2429-2437. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.030

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  液氢具有运输效率高、运输成本低、加注速度快、超长续航易达成等优点,在储、运、加、用等方面具有相当的优势。目前国内外相关企业逐步开展液氢重卡方面的研究,但由于液氢的深冷特性以及氢气的特殊性,在实际使用过程中存在诸多限制,对液氢相关部件的要求相对更加严苛。但当前车载液氢系统的检验标准和规范相对缺失,相关检验验证流程基本依据现行团体标准或较为早期的ISO标准,目前尚未形成一套系统完整的分析验证体系。针对国内外已推出的液氢燃料电池电动汽车相关标准,从基本性能要求、安全性、可靠性、环境适应性及整车要求等方面建立相关部件的分析验证体系并进行简要分析,以期推动液氢产业发展与液氢燃料电池电动汽车的进一步发展。
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  无人机用空冷燃料电池长时间运行特性研究

  公昆颖, 郭子阳, 田晨琪, 韦帅, 何泽鸿, 徐伟强, 陈黎, 陶文铨

  电源技术. 2025, 49(11): 2438-2448. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.031

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  空冷型开放阴极质子交换膜燃料电池由于需要将空气同时作为反应物和冷却剂,其阴极直接暴露在多变和可能的恶劣空气条件下,这对电堆的性能提出挑战。针对无人机用空冷型燃料电池进行了模拟真实飞行条件下的电堆运行实验,验证了电堆能够在数小时内独立为无人机提供动力。随后完成了电堆在200 h长时间尺度下的性能测试,实验结果表明电堆的平均单片电压每小时下降约0.38 mV。研究发现电堆性能的降低主要是来自于操作参数和环境条件的改变,且下降幅度与主要空气污染物水平呈现明显的正相关关系。同时发现,即使在电堆性能下降后氢气消耗仍保持在原水平,表明更多的能量转化为了热能而不是电能。
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  无人机风冷氢燃料电池系统仿真及验证

  秦仲阳, 张艳伍, 赵创新, 史金辉

  电源技术. 2025, 49(11): 2449-2457. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2025.11.032

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  氢燃料电池因其功率密度高、零排放和低噪音等特性,在无人机领域具有显著应用潜力。然而峰值功率受限、动态特性不足等因素是限制其大规模应用的瓶颈,采用燃料电池-锂电池复合能源系统架构,构建基于动态功率分配的协同控制策略。通过搭建实验平台并建立孪生仿真模型对该控制策略进行验证,结果表明该控制策略具有瞬时响应速度快、功率输出稳定、执行效率高的特点。同时仿真模型和实验结果吻合度较高,通过仿真计算可以实现对预设负载下无人机的续航时间等进行预测。