氢燃料电池寿命预测关键技术研究西北工业大学自动化学院电气工程系华志广，教授/博导西壮工業大学NORTHWESTERNPOLYTECHNICALUNIVERSITY时间单位学位/经历2011.09-2015.07西安理工大学学士2015.09-2018.06西北工业大学硕士2018.11-2021.12勃艮第-弗朗什孔泰大学/法国燃料电池国家重点实验室博士2021.12-2022.05勃艮第-弗朗什孔泰大学/法国燃料电池国家重点实验室博士后2022.08-2023.10启元实验室科研工作2023.11-至今西北工业大学教授/博导华志广，教授，博导，国家级青年人才；研究方向为燃料电池寿命预测、新能源变换器、永磁同步电机等；主持国家级军口纵向项目2项、国家自然科学基金项目1项、其他省部级项目4项；累计发表论文35篇，以第一作者发表一区TOP期刊论文8篇，授权专利12项；参与研制太阳翼展开机构电机，成功应用于空间站“梦天”实验舱并收到总体单位感谢信。口个人信息口教育背景与工作经历个人简历1/2501氢燃料电池系统简介02氢燃料电池寿命预测03研究团队介绍报告提纲2/25种类氢燃料电池碱性燃料电池磷酸燃料电池熔融碳酸盐燃料电池固体氧化物燃料电池优点低操作温度、无需贵金属催化剂、对CO不敏感、无需贵金属催化剂、无需贵金属催化剂、高功率重量比高效率技术成熟对CO不敏感对CO不敏感缺点对CO敏感、电解液泄漏危险、对需贵金属催化剂、不能低温启动、密封性问题、需贵金属催化剂CO₂敏感不能低温启动电解液泄漏危险抗高温问题应用场所交通运输、便携设备、备用电源载人航天、潜艇热电联供、分布式能源军用电力、分布式发电辅助动力装置、微型热电联供阳极和阴极化学反应方程式H₂OWaterMoleculeeElectronOOxygenMolecule总反应方程式HydrogenMoleculeHHydrogenIonProtonexchangemembrane西业工薰大学isISmowrMIWMIn口氢燃料电池：是一种将氢气和氧气中的化学能直接转变为电能的装置1.1燃料电池分类口燃料电池：是一种将燃料中的化学能直接转变为电能的设备3/25口氢燃料电池在陆海空领域的应用1.2应用场景ZeroAviaVision-RenewableHydrogenAviationZeroAviaHydrogen-ElectricAircraftM350西业工黄大学MnSIFsMmONrINNnMMCHYDrone-1800UnmannedAerialVehicleIESEHydroxy3000Boat宇通氢燃料电池客车AlstomCoradiallintTrainToyotaMirai2020三峡氢舟1号Water-Go-RoundSeaChangeTGX18.520H2飞跃一号4/25按各燃料电池类型的应用兆瓦数(MW)按各燃料电池类型的出货量(1,000台)按场景划分的应用兆瓦数(MW)按场景划分的出货量(1,000台)数据来源：《TheFuelCellIndustryReview2022》5/251.3应用数据r学NInAFCMCFC2.400soFCPAe2.000oMICLoPENFC202020212022AsiaEuropeNorthAmericaRoWERM20182019口氢燃料电池应用情况燃料电池应用区域：亚洲，欧洲，北美和其他按地区划分的应用兆瓦数(MW)按地区划分的出货量(1,000台)1001801604020o+iopeMorthAmerkcAsiaRowAFCNCFCsorCPAFCDNFCEMFCFortasesunararyTessortPortabie8ationayThanspotNerthAmarcFuelCellStackStackSpecificPower2.0kW/kg|2.7kW/kgUltimateTargetsStackCost(100,000/year)S22/kWIS15/kw3.0kW/LStackDurability4130h|8,000h相关规定：与初始功率相比，功率下降10%作为寿命阈值；>负载电流是额定电流的55%-65%;>10%的功率阈值不作为真实寿命结束阈值；测试过程中不包含严重的电堆事故。BackupAutomotiveBusForkliftmngDem12006200r⁴西业工黄大学-数据来源：《A.Kongkanand,etal.Rccond#2005,U.S.DOE.》*数据来源：《State-of-the-ArtFuelCellVoltageDurabilityandCostStatus》口氢燃料电池当前应用情况与期望目标1.4当前状态与期望目标HeatRejection(Q/△T)2.4kw/C|1.45kw/cStackPowerDensity3.1kW/L短寿命6/252020Status01氢燃料电池系统简介03基于模型的方法优点：揭露物理机理缺点：依赖模型精度；非线性、多时间尺度的退化建模困难。×10CwalDaalyAm)5-等效电路(ECM)阻抗谱图(EIS)000二0o0=185—5is二e0.010.02Reallmpedanse(Ohmsl退化历史数据寿命起始预测轨迹寿命终止时间寿命预测概念图>寿命：当前时刻与到达一定退化阈值的时间间隔>寿命预测：在寿命区间内用不同的方法来预测退化趋势>寿命预测的作用：...