2026年, 第50卷, 第4期　
刊出日期：2026-04-20

  

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本刊特约
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  智能电池嵌入式光纤感知技术综述

  王嬿琳, 李宜丁, 张月宁, 张城铭, 林程, 王文伟

  电源技术. 2026, 50(4): 581-592. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2026.04.01

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  深入理解电池内部物理、化学状态及反应机理是推动锂离子电池技术进步的关键。光纤传感器凭借结构紧凑、灵敏度高等固有优势,成为破解传统电池“黑箱”难题的有效途径,是近年研究热点。嵌入式光纤传感器可揭示电池从一维微观到三维宏观的多尺度、全方位演变规律,从而为电池精细化建模及管理提供数据支撑。综述了在锂离子电池中具有广阔应用前景的各类光纤传感器,并从电池健康状态监测、内部电化学行为感知及热失控预警三个关键方向,总结了该技术在锂离子电池中的实际应用。最后,对嵌入式光纤感知技术在智能电池中的发展前景进行展望,旨在阐明先进光纤传感器实现电池嵌入式监测的技术路径与应用价值。
综述
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  全固态锂硫电池研究进展与展望

  董春伟, 苏志江, 潘广宏, 孔俊丽, 董阳, 陈全彬, 贺国锋

  电源技术. 2026, 50(4): 593-600. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2026.04.02

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  全固态锂硫电池(ASSLSBs)通过构建“固-固”转化路径,有效克服了传统锂硫电池中多硫化物的穿梭效应和锂枝晶生长问题,显著提升了电池的安全性与能量密度。然而,其发展仍面临固-固反应动力学缓慢、界面接触不良、体积变化大等挑战。总结了ASSLSBs在正极材料设计、固态电解质开发、界面工程及机理研究等方面的最新进展,并展望了未来研究方向,包括深入理解反应机制、开发新型电解质体系、引入催化策略促进转化反应以及推进实用化软包电池构建,以推动ASSLSBs从基础研究向实际应用迈进。
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  质子交换膜燃料电池催化剂的低铂化研究现状及展望

  余豪争, 郭凤刚, 康传建, 刘永亮

  电源技术. 2026, 50(4): 601-611. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2026.04.03

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  质子交换膜燃料电池作为一种具有强吸引力的绿色环保的动力电池,在化学、材料和汽车等行业被广泛关注和研究。作为燃料电池催化剂活性材料的铂族金属(platinum group metal, PGM)约占燃料电池系统成本的18%。为有效降低燃料电池及燃料电池汽车的成本,催化剂材料的低铂化研究已被提上日程,并在学术界与工业界引发了广泛关注。从早期的铂黑催化剂,到传统的商业铂碳纳米催化剂,再到如今逐步走向市场的合金催化剂以及代表先进前沿的原子化催化剂,通过降低Pt载量实现降本增效的趋势逐步增大。聚焦于新兴的低铂材料概念,系统综述了低铂化催化剂的研究进展及其发展方向,旨在为PEMFC中低铂催化剂的深入研究提供参考依据,从而有力推动燃料电池在汽车中的实际应用与广泛推广。
研究与设计
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  磷酸铁锂用快充锂离子电池电解液的开发与性能研究

  毛冲, 曹晓虎, 马云, 王晓强, 王霹霹, 杨梓颢, 刘全兵

  电源技术. 2026, 50(4): 612-620. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2026.04.04

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  锂离子电池的实际应用面临电解液体相离子传输动力学缓慢及宽温域稳定性差的双重挑战。针对磷酸铁锂动力电池的快充需求,设计了一种基于高离子电导率乙腈(AN)溶剂的新型快充电解液体系。通过对锂盐的优化并引入含氟添加剂和高温添加剂,该电解液显著提升了常温及高温下的快充性能。与商用乙酸乙酯(EA)基电解液相比,所开发的AN基电解液在25 ℃下的离子电导率提升至2倍,在4 C快充条件下经过600次循环后,放电比容量保持在36 mAh/g。该研究为开发适用于宽温域、高能量密度动力电池的快充电解液提供了有价值的商业化路径。
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  LiFSI/LiPF₆混盐电解液对高镍/硅碳电池性能的影响

  王丽明, 崔正元, 孙晓宾, 刘航辰

  电源技术. 2026, 50(4): 621-628. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2026.04.05

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  为探究双盐体系对高镍/硅碳电池性能的作用机制,以双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)为主盐、六氟磷酸锂(LiPF₆)为抑制铝箔腐蚀的辅盐,系统研究不同LiFSI/LiPF₆配比电解液的理化性能及对电池倍率和高温(55 ℃)循环稳定性的影响。通过铝箔腐蚀表征说明LiPF₆的引入能有效抑制铝箔腐蚀,循环伏安法测试表明铝箔腐蚀程度和LiFSI含量呈正相关,电化学测试结果表明,优化后的混盐配比可协同提升电池倍率和高温循环性能。当LiFSI和LiPF₆的摩尔比为1∶1时,电池在55 ℃下的产气量最少、循环性能最好、循环后内阻变化率最低,高温循环0.5 C/0.5 C 370次@80%。通过精确调控LiFSI和LiPF₆的比例,可显著改善铝箔腐蚀与高温循环中容量衰减的问题,为高镍/硅碳电池的电解液配方优化提供关键实验依据和技术参考。
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  MMDS对锰酸锂电池高温存储过程中容量衰减的影响

  何福俭, 齐敏杰, 王子秋, 孙翔宇, 杨丹丹, 常林荣

  电源技术. 2026, 50(4): 629-636. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2026.04.06

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  利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子分析仪(XPS)、电感等离子体发射光谱仪(ICP-AES)、气相色谱质谱联用仪(GC-MS)、电池充放电测试仪研究了MMDS(甲烷二磺酸亚甲酯)添加剂对锰酸锂-石墨锂离子电池55 ℃ 360 h高温存储测试过程中容量衰减的影响。实验组电池高温存储后容量衰减比例较对比组电池少2.92%,MMDS可抑制高温存储测试过程中电池容量的衰减。存储测试前后实验组电池锰酸锂、石墨质量比容量衰减比例同对比组电池。电池容量衰减机理为活性锂减少,活性锂主要通过在负极界面发生副反应转化为非活性锂。XPS分析结果表明MMDS在负极分解生成R-SO₃-Li与Li₂SO₃,抑制了EC的分解。这使得负极侧副反应进度x_anode由0.053 4 mol减少至0.039 7 mol,进而抑制了电池高温存储测试中容量的衰减。
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  280 Ah磷酸铁锂电池过热条件下热失控传热特点

  曹凯, 白小强, 宋万广, 丁宇奇

  电源技术. 2026, 50(4): 637-645. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2026.04.07

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  为明确热失控过程中热量传递规律,以5块280 Ah磷酸铁锂电池为研究对象,双侧加热作为触发热失控条件,分别采用实验方法和数值模拟方法对其传热过程进行探究。实验结果表明,电池安全阀开启时的时间和温度存在随机性,并且开启所需时间越长电池表面平均温度越高;电池各表面温度变化情况主要存在三个现象：温降、急剧温升及升至最高温度,其中表面最大温降速率为1.04 ℃/s,最大温升速率为3.49 ℃/s,最高温度为403.5 ℃;电池底面温度变化较为稳定,最大温升速率主要分布在1.01~1.87 ℃/s;整个传热过程中的电池特征温度可分为四个阶段,并通过隔膜熔化温度、安全阀开启温度、热失控起始温度以及最大特征温度四个关键节点作为阶段发展信号。数值模拟结果验证了一种精度相对较高的热失控共轭传热模型,其最高温度误差小于0.14%,热失控起始时间误差小于3.5%。
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  基于仿生翅片结合PCM的电池热管理优化研究

  张闯, 谭海坤, 张甫仁, 孙世政, 赵赫, 赵青磊

  电源技术. 2026, 50(4): 646-653. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2026.04.08

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  为了强化相变材料(PCM)与锂电池热传递,优化翅片与PCM协同的热管理系统,设计了一种基于仙人掌结构的新型仿生翅片。分析了5 C放电下仿生翅片结构的热性能,并与传统翅片结构进行对比;系统地研究分支翅片的位置与长度、翅片弧形化、连接弧形翅片和增设竖直翅片对散热性能的影响。结果表明：优化分支翅片的位置与长度后电池温度可达323.97 K;增设内弧翅片可显著增强散热,最优弧形翅片结构相较于弧形化前温度降低5.23 K;增加连接翅片与竖直翅片后,电池温度进一步降低0.9 K,且PCM利用率提高;最优翅片结构可将电池温度控制在317.84 K,系统散热能力得到了显著提升。
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  基于双调整因子与自适应滑动窗口的EKF电池SOC估计方法

  张宇, 黄鹏, 吴铁洲

  电源技术. 2026, 50(4): 654-661. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2026.04.09

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  电池荷电状态(SOC)估计是电池管理系统(BMS)的重要组成部分,为提高对电池SOC估计的精度及鲁棒性,提出了一种双重调整因子对过程噪声和观测噪声自适应调整的改进卡尔曼滤波算法,其是在标准卡尔曼滤波(KF)基础上,针对非线性、模型不确定、噪声波的估计方法,同时根据协方差匹配度和电流变化强度自适应更新滑动窗口大小。在VSCODE/Python平台下对DST、FUDS和US06三种典型工况进行了仿真。在三种工况下,所述方法的MAE均低于1.44%,RMSE低于1.55%,表明所提算法能有效提高电池SOC估计的精确性和稳定性。
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  基于自适应双重遗忘因子的Sage-Husa算法SOE估算研究

  王超, 洪海强, 许逸, 吴铁洲, 潘奎廷, 朱凌寒

  电源技术. 2026, 50(4): 662-671. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2026.04.10

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  能量状态(state of energy, SOE)估算是电池管理系统(battery management system, BMS)的核心功能之一。针对传统Sage-Husa算法噪声协方差估计失稳与长期收敛性不足方面的缺陷,提出了一种基于自适应双重遗忘因子的改进方法,并引入协方差匹配技术作为辅助约束,以提升噪声建模的稳定性与长期估算的收敛性。在此基础上,结合二阶RC等效电路模型与遗忘因子递推最小二乘法参数(forgetting factor recursive least squares, FFRLS)在线辨识,在Simulink平台下对DST、FUDS和US06三种典型工况进行了仿真。结果表明,该算法估算曲线能够快速收敛并避免长期漂移,而且误差保持在2.5%以内,验证了其相较于传统Sage-Husa算法表现出的更高精度与鲁棒性。
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  基于TCN-GRU-GAT的数字孪生锂离子电池SOH估计方法

  施智鑫, 王育飞, 桑一岩

  电源技术. 2026, 50(4): 672-680. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2026.04.011

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  为实现对锂离子电池健康状态(SOH)的全生命周期准确动态估计,保证锂离子电池的安全稳定运行,提出一种基于TCN-GRU-GAT的数字孪生锂离子电池SOH估计方法。首先,设计耦合物理、感知、传输、分析、服务五层的数字孪生估计结构体系,构建TCN-GRU-GAT网络与数字孪生技术融合的数据分析层;然后,从电池充放电数据中提取健康特征参数,将高度相关的特征值设为图节点,特征值连接为边,构建图结构,通过时域卷积网络(TCN)和循环神经网络(GRU)提取时间特征、图注意力网络(GAT)提取空间特征,估计考虑时空相关性的锂离子电池SOH;最后,运用公开数据集对所提锂离子电池SOH估计方法进行仿真分析,结果表明,锂离子电池SOH估计的均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)均在1%以内,决定系数(R²)超过0.98,进一步验证了所提方法可有效提高SOH的估计精度。
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  基于特征分析的储能电池故障诊断与分级预警方法

  陈彦桥, 刘辉, 王础, 陶冶, 金翼, 肖凯文, 邓艾东, 牛宏宾, 史曜炜

  电源技术. 2026, 50(4): 681-690. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2026.04.012

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  锂电池在储能电站中的规模化应用对其安全运维提出了严峻挑战。目前,针对该领域存在储能电站电池故障诊断与预警算法研究匮乏、专业故障实验数据缺失、故障特征选取单一、以及预警策略笼统缺乏分级等核心问题,提出了一种基于多故障特征分析的储能电池故障诊断与分级预警方法。依托314 Ah储能电池典型故障实验数据,构建了融合动态微分特性、时序统计量与信息熵等更深层次的故障特征;进而,设计了针对与过充和热失控过程的清晰分级预警框架;在此基础上,分别建立了基于LightGBM的故障诊断模型与基于CNN的分级预警模型。在实验数据集上的实验结果表明,该方法能够有效挖掘故障演化的关键信息,故障诊断准确率达99.10%,过充与热失控预警等级识别准确率分别为98.72%和96.57%,为解决储能电站电池系统安全性问题提供了新思路与行之有效的解决方案。
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  基于电感储能的新型锂电池组多模式均衡电路

  寇发荣, 王海淇, 刘毅, 胡玲

  电源技术. 2026, 50(4): 691-698. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2026.04.013

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  针对现有的电感型电池均衡电路存在的二极管导通损耗大、均衡路径单一等问题,基于可重构电路思想,提出一种新型多模式均衡电路。该电路通过复用开关管以替代二极管,以降低均衡回路中的导通损耗;通过优化开关阵列结构并引入动态分组策略,支持能量在任意多节电池间传输。详细阐述了拓扑结构、工作原理与关键参数设计,并提出基于SOC的分组策略与开关导通策略。以6节串联锂电池为对象,在静置、充电与放电三种工况下进行实验验证。结果表明：所提电路在静置工况下均衡效率达75.37%,较传统方案提升约21.16%;均衡时间平均缩短20%以上,验证了所提拓扑在效率与灵活性方面的优势。
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  溢胶现象对无模组动力电池包模态的影响研究

  韦鹏, 刘浩, 吴宝, 吕希祥

  电源技术. 2026, 50(4): 699-706. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2026.04.014

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  为研究端板溢胶现象对无模组动力电池包模态的影响,构建出从理论分析、结构设计到系统验证的研究思路。首先,分析了端板溢胶的可行性,提出了三种不同结构形式的溢胶空间设计,完成了溢胶效果的对比,结果显示倒角增大端板兼具溢胶高度和均匀性的优点;然后,在确定端板溢胶空间设计的基础上,依次进行了样件级及系统级的仿真分析与实验验证,对比了常规方案与溢胶方案的模态差异,研究表明端板溢胶方案较常规方案的一阶频率提升了约12%,对系统刚度有明显的提升效果,具有良好的工程应用价值。此外,端板溢胶现象能够让电芯模块加载在液冷板上的重力,通过端板与横梁之间的胶体分散到横梁上,降低液冷板的直接受力,减小了液冷板振动失效的风险。
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  氧化锡锑/二氧化钛/木棉碳改性凝胶电解质的制备及性能

  蔡敏, 吴春燕, 黄莹莹, 王胜杰, 韦宗辰

  电源技术. 2026, 50(4): 707-714. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2026.04.015

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  以聚乙烯醇(PVA)作为水凝胶电解质基体,通过添加氧化锡锑(ATO)提高水凝胶电解质的导电性,引入纳米二氧化钛(TiO₂)和木棉碳(KC)与PVA中的羟基相互作用形成三维通道网络,改善水凝胶电解质的结构,提升离子传输能力和电化学稳定性。测试结果表明,PVA/ATO/TiO₂/KC水凝胶电解质的离子电导率为1.61 mS/cm,腐蚀电位(E_corr)和腐蚀电流(I_corr)分别为0.517 V和0.003 42 mA,相应的全电池在1 C条件下,初始放电比容量148.3 mAh/g,循环300次后的容量保持率为90.7%,且负极上锌沉积较为均匀,缓解了枝晶生长现象。改性后的水凝胶电解质显著提升了电池的循环稳定性和电化学可逆性。
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  氟磺酸钠提升NFM||HC电池性能的研究

  黄秋洁, 毛冲, 杨乐文, 张彩霞, 杨梓颢, 刘全兵

  电源技术. 2026, 50(4): 715-724. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2026.04.016

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  可充电钠离子电池(SIBs)因钠资源丰富、成本低及功率特性优异而受到关注,但其电极/电解液界面在高电压、高温等条件下的稳定性问题严重制约了循环寿命。为改善界面稳定性,该研究创新引入双功能添加剂氟磺酸钠(NaFSO₃),该添加剂优先参与反应,有效促进负极SEI膜与正极CEI膜的形成。实验表明,添加NaFSO₃的NaNi_1/3Fe_1/3Mn_1/3O₂||硬碳电池在0.5 C下循环150次后容量保持率达94.75%,电极界面稳定性与循环性能显著提升,为钠离子电池应用提供了有效策略。
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  稻壳基多孔炭-碳纳米管在铅酸电池的应用研究

  刘鑫, 霍心广, 王佳兴, 赵艺, 熊源泉

  电源技术. 2026, 50(4): 725-732. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2026.04.017

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  为改善铅酸电池正极不可逆硫酸盐化及活性物质利用率低等制约其发展的关键问题,通过水热-碱联合预处理与过渡金属催化制备了稻壳基多孔炭-碳纳米管(RHAC-CNT),并将其添加至正极活性物质中。该材料凭借三维多级孔道结构构建了高效导电网络,提升了电子传导效率及活性物质利用率,其表面丰富的活性位点能够有效抑制硫酸盐化。实验结果表明,添加RHAC-CNT显著提高了电池容量：在80% DOD条件下,循环寿命较对照组提升103.1%;在HRPSoC工况下循环次数达2 700次,提升了79.64%。RHAC-CNT可有效提升铅酸电池的循环性能,为解决其关键问题提供了可行思路。
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  基于拓扑优化的PEMFC波形流场性能研究

  程天才, 王晓钰, 赵亓, 王鹏凯, 杨冰璨

  电源技术. 2026, 50(4): 733-741. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2026.04.018

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  针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)传统流场传质不均、水淹等问题,首次提出基于拓扑优化的波形流场设计方法。建立二维多孔介质模型生成波形流道,经贝塞尔曲线光滑重构后,通过三维多相模型验证性能。结果表明：拓扑优化波形流场(案例3)在0.6 V电压下平均电流密度提升3.4%,最大功率密度提高3.6%,电流密度分布均匀性优化12.7%;波形结构增强横向传质,催化层氧浓度提高2.4%(案例1),流道液态水浓度降低11.2%(案例3)。此外,拓扑单元优化虽降低局部扩散功耗,但多弯曲串联导致实际压降剧增,揭示单元优化与流态演化矛盾。研究结果为拓扑优化在流场设计中的应用提供了新思路。
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  质子交换膜燃料电池组合流道的优化设计研究

  陈贵升, 李江楠, 巴挺杰, 李耀章, 何亮照, 刘永年

  电源技术. 2026, 50(4): 742-749. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2026.04.019

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  借助多物理场仿真分析软件COMSOL Multiphysics构建质子交换膜燃料电池(PEMFC)的蛇形流道、鱼骨-平行组合流道、蛇形-平行组合流道、鱼骨-蛇形组合流道等四种不同组合的阴阳极异形流道双极板,计算分析不同流道结构对燃料电池性能的影响。相对于传统蛇形流道,平行-蛇形组合流道提高了10.73%的功率密度和13.82%的电流密度;鱼骨-蛇形仿生流道提高了14.98%的功率密度和21.17%的电流密度;部件表面粗糙度对鱼骨-蛇形仿生组合流道的影响相较于传统蛇形流道降低了1.18%。在仿生组合流道工况下电池功率密度和电流密度都得到了大幅度的提升,同时气体扩散和温度梯度分布更加均匀,表面粗糙度影响更小,使燃料电池的整体性能有了大幅度的提升,燃料电池的耐久性得到改善。
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  多堆燃料电池发动机阳极排气排水策略研究

  谢倩雅, 浦及, 周佛金, 李凯, 王占峰, 李春雨, 张蒙蒙, 赵子亮, 付逸凡

  电源技术. 2026, 50(4): 750-758. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2026.04.020

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  提出以150 kW多堆共轨燃料电池发动机为研究对象,实测不同工况,不同排气排水频率下的系统性能表现,提出最优的排气排水控制策略,并对比优化策略前后的氢气利用率及发动机效率。优化后的氢气利用率达到98%,发动机效率最大提升了4%,动态平均效率为53%。开发了一种阳极气体组分实时测试的方法,测试优化后排气排水策略的氮气浓度,氮气体积浓度最高容忍值为17.7%。该研究结果对多堆共轨燃料电池发动机排气排水策略提供可行性参考,并为未来燃料电池气源纯度的选择及仿真参数提供可靠依据。
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  等离子体改性碳纤维纸在燃料电池气体扩散层中的应用

  刘名扬, 周海伦, 兰喜杰, 赵红

  电源技术. 2026, 50(4): 759-765. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2026.04.021

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  水性酚醛树脂因物化特性致碳纤维浸润不良,影响浸渍均匀性。采用等离子体亲水改性碳纤维纸,系统表征其形貌、树脂分布、孔隙及性能。结果表明,改性后树脂分布更均匀,有效填充大孔,孔隙分布由处理前50 μm附近宽峰优化为20~50 μm间狭窄单峰,形成更优导电网络：碳纸垂直电阻率从6.4 mΩ·cm²降至5.3 mΩ·cm²,平面电阻率从15.7 mΩ·cm降至11.4 mΩ·cm。压缩强度显著提升(20%形变应力为未处理样的1.32倍)。虽透气率从178 cm³/(cm²·s)降至94 cm³/(cm²·s),但该变化印证了浸渍均匀性与孔隙结构的本质改善。单电池测试显示,改性气体扩散层同步降低欧姆与传质极化,极限电流密度由2.4 A/cm²提升至3.0 A/cm²。该工艺为高性能水性树脂基气体扩散层制备提供有效解决方案。
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  星载大型相控阵天线分布式数字电源设计

  朱凌屹, 王刚, 张泰峰, 郑宏宇

  电源技术. 2026, 50(4): 766-771. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2026.04.022

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  针对星载相控阵天线大型化发展趋势,分布式电源系统因其适配性优势成为理想选择。提出一种基于STM32的数字控制四开关Buck-Boost DC/DC变换器方案,重点解决分布式电源系统中的通信协同与性能优化问题。该设计采用数字芯片控制,显著提升了系统通信效率、控制精度和可移植性。通过MATLAB/Simulink仿真验证了控制策略的有效性,并成功研制出输出纹波小于300 mV的150 W原理样机。实验结果表明,该变换器在星载分布式电源系统中具有可行性,为大型相控阵天线的供电问题提供了有效解决方案。