固体氧化物燃料电池的预测及控制

发布时间：2021-01-22 12:14

　　作为第三代新能源电池的代表,固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell）能够实现中高温条件下化学能到电能的直接转换,它的发电效率高、噪音分布区域窄、有害排放物质少,被誉为21世纪最有发展前景的绿色环保能源。然而,由于高温环境对系统内部材料的不利影响,SOFC的性能往往随着时间逐渐退化,严重缩短了其使用寿命,这成为了阻碍SOFC应用推广的一大瓶颈。若能在性能退化初期准确预测电池的剩余寿命,及时采取行之有效的维护手段,就能大大延长其使用寿命。因此,本文主要研究内容包括:（1）考虑单电池性能退化下的剩余寿命预测。首先基于热力学、电化学反应原理在满足质量守恒和能量守恒的前提下,利用MATLAB工具搭建并验证了单电池退化机理模型;然后,基于模型收集的单电池电压衰退数据提出了一种小波分解改进下的回声状态网络预测方法,实现了数据非平稳波动下单电池性能衰退的剩余寿命预测。以三种不同负载电流下的电压退化数据为例,验证了所提算法的有效性和准确性。（2）由于实际工业领域往往通过增加电池数目来满足更大的负载需求,而不同电池组在相同运行条件下的退化速度是不一样的,彼此之间的耦合还会影响退化的... 

【文章来源】： 王君皓 电子科技大学

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 课题的背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 固体氧化物燃料电池研究现状
        1.2.2 SOFC系统预测研究现状
        1.2.3 SOFC系统控制研究现状
    1.3 结构安排
第二章 考虑性能退化的SOFC单电池寿命预测
    2.1 SOFC电堆模型搭建
        2.1.1 电堆稳态模型
        2.1.2 电堆退化模型
        2.1.3 模型验证
    2.2 单电池SOFC的寿命预测策略
        2.2.1 寿命预测分析
        2.2.2 小波分解改进下的回声状态网络电压预测
    2.3 仿真结果验证
    2.4 本章小结
第三章 考虑性能退化的SOFC多电池系统寿命预测
    3.1 SOFC多电池系统寿命预测策略
    3.2 多电池系统寿命预测各模块的实现
        3.2.1 SOFC系统单电池寿命预测
        3.2.2 SOFC系统寿命预测
    3.3 仿真结果验证
        3.3.1 单电池剩余寿命预测
        3.3.2 多电池系统剩余寿命预测
    3.4 本章小结
第四章 考虑延缓SOFC性能衰退的控制
    4.1 延缓SOFC性能衰退的控制策略
    4.2 延缓性能衰退控制各模块的实现
        4.2.1 寿命预测模块
        4.2.2 寿命延长模块
    4.3 仿真结果验证
        4.3.1 性能衰退率控制
        4.3.2 剩余寿命与发电效率的关系
    4.4 本章小结
第五章 全文总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：2993207