质子交换膜燃料电池-热电制冷混合系统的生态学研究

发布时间：2021-01-17 01:24

　　本文基于生态学准则对稳定运行状态下的混合系统（由质子交换膜燃料电池（PEMFC）与热电制冷装置（TEG-TEC）组成）进行了优化研究,考虑了PEMFC电化学反应中的过电势损失和TEG-TEC内部的不可逆损失,导出了PEMFC工作电流密度与TEG-TEC电流之间的关系以及混合系统的等效输出功率和生态学性能系数（ECOP）的表达式,ECOP表示为混合系统单位可用能损失率的等效输出功率。通过数值计算,给出了混合系统的优化工作区间。结果表明,混合系统的最大功率密度P_c^*和生态学性能系数比单独工作的PEMFC分别提升了1.42%和4.47%。最后研究了工作温度、工作压力、热电元件数量及汤姆逊效应对混合系统性能的影响。 

【文章来源】：工程热物理学报. 2020,41(07)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

图１?ＰＥＭＦＣ／ＴＥＧ－ＴＥＣ混合系统示意图??Ｆｉｇ．?１?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｎ?ＰＥＭＦＣ／ＴＥＧ－ＴＥＣ??ｈｂｉｒｄ?ｓｓｔｅｍ??

?＜?ｊ?＜?ｊｂ）内对混合系统性能产生影响。由图６可??知，Ｊ＇ａ、九、Ａｊ和Ｐｔ＊ｄ均随着热电元件数量的增加而??增大，ＥＣＯＰ随着热电元件数量的増加而减小，??随着热电元件数量的增加先增大后减校这是因为??随着热电元件数量的增加，可用能损失率随之增加，??且当热电元件数量增加到一定程度时，的提升不??能弥补ＧＥＭ的损耗。因此需选择合适的热电元件??数量，使达到最大值。??３．４汤姆逊效应的影响??汤姆逊效应通过影响ＴＥＧ－ＴＥＣ的性能，进而??影响混合系统的整体性能。如图７所示，通过比较??有无汤姆逊效应可知，汤姆逊效应不仅缩小了混合??系统的工作区间，减小了?ＴＥＧ－ＴＥＣ的功率密度和??７期??压缩入口燃料以及氧化物，这将会増加系统的复杂??程度和工作成本。因此，ＰＥＭＦＣ工作压力通常选择??１０１．３２５?ｋＰａ？??６０００??５０００?ｒ??６０００?８０００?１００００?１２０００?１４０００?１６０００?１８０００??电流密度ｙ７Ａ‘ｍ＿：??图７汤姆逊效应对混合系统性能影响??Ｆｉｇ．?７?Ｔｈｅ?ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?Ｔｈｏｍｓｏｎ?ｅｆｆｅｃｔ?ｏｎ?ｔｈｅ?ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ?ｏｆ?ｔｈｅ??ｈｙｂｒｉｄ?ｓｙｓｔｅｍ??ＶＳ．Ｍ／．Ｊ：＾ｆｔ／：ｒ??ＪＯＵ３??ＪＯｕ３１ｍ￥．：＇ｈ??００１??００??３００??００??００??—Ｅ．Ｍ／．＜／？铂＃吞??


本文编号：2981917