氢燃料电池系统建模与控制策略研究

发布时间：2024-03-31 04:16

　　随着当今社会各行业的快速不断发展,能源消耗的同时环境污染问题也应运而生,提高能源利用率与解决环境污染问题迫在眉睫。质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)作为氢能领域杰出代表,以其高效率、高能量密度、低工作温度、低噪音和低排放等优势,受到了世界各国的青睐。基于其独特的优势,质子交换膜燃料电池适用于混合动力汽车以及便携式移动电源等。氢燃料电池目前也存在一些劣势,如易受外界环境和工况变化的影响、电压输出不稳定、存在大滞后性以及燃料安全性的问题,严重阻碍了燃料电池的商业化应用推广。因此,本文针对氢燃料电池的建模及控制方面开展了以下研究:(1)搭建氢燃料电池试验平台。根据厂家提供的质子交换膜燃料电池电堆相关数据,计算燃料电池各子系统相应的工作参数,完成低温水冷氢燃料电池的试验平台各子系统的设计、选型以及搭建工作。其中,氢燃料电池总体设计方案包括氢气供给子系统设计方案、空气供给子系统设计方案、冷却及加湿子系统设计方案以及数据采集系统设计方案。(2)基于MATLAB/SIMULINK建立了氢燃料电池系统模型。依据电堆的实际情况建立了输出...

【文章页数】：99 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１氢燃料电池两级并网发电系统结构Ｆｉｇ．１Ｔｗｏ－ｓｔａｇｅｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ

电池储能，采用氢燃料电池单体的串并联来组成一个电池模块．氢作为重要的二次能源，燃烧时不会释放ＣＯｘ、ＮＯｘ、ＳＯｘ气体和粉尘等污染物．氢通过可再生能源产生，整个循环过程实现了无有害物质排放、清洁无污染．在储能系统中，由于氢燃料电池输出的直流电压一般不高且变化范围较大；而燃料电池分....

图３三相逆变器主电路Ｆｉｇ．３Ｍａｉｎｃｉｒｃｕｉｔｏｆｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｉｎｖｅｒｔｅｒ

ｏｓｔ直流升压变换器（如图２所示）来提升氢燃料电池输出电压．图１氢燃料电池两级并网发电系统结构Ｆｉｇ．１Ｔｗｏ－ｓｔａｇｅｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｈｙｄｒｏｇｅｎｆｕｅｌｃｅｌｌ图２Ｂｏｏｓｔ直流升压变换器Ｆ....

图1.1质子交换膜燃料电池结构示意图

第1章绪论3类型电解质导电离子工作温度/℃技术状态SOFC氧化钇稳定的氧化锆2O900-1100需廉价制备技术1.2.2燃料电池的结构质子交换膜燃料电池也叫固体聚合物燃料电池。质子交换膜燃料电池单体一般由质子交换膜、催化层、气体扩散层和双极板构成。结构示意图如图1.1所示。图1.....

图1.2质子交换膜燃料电池工作原理

吉林大学硕士学位论文4构成了膜电极（MEA）。双极板是多个单体之间连接的桥梁，双极板的两侧分别连接一个电池单体的阳极与另一个电池单体的阴极，防止阴、阳极气体发生接触，保证电化学反应的正常进行。双极板两侧均设计有气体流道，合理的流道设计可以使参与反应的气体平稳的进入电堆，增加反应气....

本文编号：3943434