质子交换膜燃料电池冷启动性能仿真与启动策略研究
发布时间：2021-04-11 13:59
质子交换膜燃料电池凭借着清洁、高效、无噪音的特点,成为21世纪公认的清洁动力源,未来可广泛应用于汽车。冷启动问题一直影响着质子交换膜燃料电池汽车的大规模商业化进展。冷启动过程中电池内部结冰影响电池输出性能,也会一定程度上损坏电池内部结构,影响电池使用寿命,因此改善冷启动性能至关重要。本文建立三维多相多物理场耦合瞬态单电池单直通道冷启动模型,采用仿真分析的方法研究了阴极催化层设计参数以及电池操作参数对冷启动性能的影响,并且为提高电池内部温度、减少冰的生成、加快冰的熔化、缩短启动时间制定了辅助冷启动策略,为提高冷启动成功的可能性提供参考依据与方法。论文主要研究内容如下:（1）考虑了电池内部水的相变、传输、冰的形成与熔化、水的蒸发与冷凝等物理过程。描述了冷启动过程中水的相变与传输等物理过程,对冷启动模型进行了合理的假设,建立冷启动过程中的质量、动量、组分、能量、电子与离子电势守恒方程与冰的形成方程,为后续的冷启动模型建立提供数值基础。（2）使用仿真软件搭建了三维多相多物理场耦合瞬态单电池单直通道冷启动模型,进行了网格无关性验证与模型验证。阴极催化层是电化学反应的场所,因此研究阴极催化层设计非...
【文章来源】：山东理工大学山东省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PEMEC（c）福田欧辉-30°C启动
山东理工大学硕士学位论文第一章绪论6图1.3PEMFC的工作原理图Fig.1.3WorkingprincipleofPEMFC1.2.3质子交换膜燃料电池工作性能表征与冷启动特性（1）工作性能表征通常用电流密度-电压曲线（i-v曲线或极化曲线）表征PEMFC的工作输出性能，也可单独使用电流密度或电压来进行表征。图1.4为一个典型的PEMFC的电流密度-电压曲线示意图。在恒压时，从理论上讲只要不间断的供应燃料电池所需燃料，就可以一直输出稳定电流，但实际过程中会有不可避免的电阻损耗实际电压值将会比理想电压值要小，并且实际燃料电池的电流越大，损耗就越大，输出电压则减小，这样便影响总功率。图1.4PEMFC电流密度-电压曲线图Fig.1.4Currentdensity-voltagecurvesofPEMFC
山东理工大学硕士学位论文第一章绪论6图1.3PEMFC的工作原理图Fig.1.3WorkingprincipleofPEMFC1.2.3质子交换膜燃料电池工作性能表征与冷启动特性（1）工作性能表征通常用电流密度-电压曲线（i-v曲线或极化曲线）表征PEMFC的工作输出性能，也可单独使用电流密度或电压来进行表征。图1.4为一个典型的PEMFC的电流密度-电压曲线示意图。在恒压时，从理论上讲只要不间断的供应燃料电池所需燃料，就可以一直输出稳定电流，但实际过程中会有不可避免的电阻损耗实际电压值将会比理想电压值要小，并且实际燃料电池的电流越大，损耗就越大，输出电压则减小，这样便影响总功率。图1.4PEMFC电流密度-电压曲线图Fig.1.4Currentdensity-voltagecurvesofPEMFC
【参考文献】：
期刊论文
[1]车用质子交换膜燃料电池膜电极组件综述[J]. 金守一,盛夏,潘兴龙,赵洪辉,赵子亮. 汽车文摘. 2019(12)
[2]气候变化对人体健康影响评估[J]. 屈芳,肖子牛. 气象科技进展. 2019(04)
[3]质子交换膜燃料电池零下冷启动研究进展[J]. 张剑波,黄福森,黄俊,赵波,王诚,毛宗强. 化学通报. 2017(06)
[4]传统能源汽车及新能源汽车发展的现状与问题[J]. 李廷洪. 科技创新导报. 2013(06)
[5]质子交换膜燃料电池低温启动研究现状[J]. 汪震,潘姣,裴后昌,刘志春,涂正凯. 电池工业. 2012(06)
[6]BP:全球石油需求2030年前将年增0.9%[J]. 陈凤娥. 炼油技术与工程. 2011(07)
[7]燃料电池用质子交换膜的研究进展[J]. 王国芝,李明威,胡继文. 高分子通报. 2006(06)
[8]燃料电池现状与未来[J]. 衣宝廉. 电源技术. 1998(05)
博士论文
[1]质子交换膜燃料电池不同冷启动模式下多相传热传质研究[D]. 贾滨.天津大学 2017
本文编号：3131381
【文章来源】：山东理工大学山东省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PEMEC（c）福田欧辉-30°C启动
山东理工大学硕士学位论文第一章绪论6图1.3PEMFC的工作原理图Fig.1.3WorkingprincipleofPEMFC1.2.3质子交换膜燃料电池工作性能表征与冷启动特性（1）工作性能表征通常用电流密度-电压曲线（i-v曲线或极化曲线）表征PEMFC的工作输出性能，也可单独使用电流密度或电压来进行表征。图1.4为一个典型的PEMFC的电流密度-电压曲线示意图。在恒压时，从理论上讲只要不间断的供应燃料电池所需燃料，就可以一直输出稳定电流，但实际过程中会有不可避免的电阻损耗实际电压值将会比理想电压值要小，并且实际燃料电池的电流越大，损耗就越大，输出电压则减小，这样便影响总功率。图1.4PEMFC电流密度-电压曲线图Fig.1.4Currentdensity-voltagecurvesofPEMFC
山东理工大学硕士学位论文第一章绪论6图1.3PEMFC的工作原理图Fig.1.3WorkingprincipleofPEMFC1.2.3质子交换膜燃料电池工作性能表征与冷启动特性（1）工作性能表征通常用电流密度-电压曲线（i-v曲线或极化曲线）表征PEMFC的工作输出性能，也可单独使用电流密度或电压来进行表征。图1.4为一个典型的PEMFC的电流密度-电压曲线示意图。在恒压时，从理论上讲只要不间断的供应燃料电池所需燃料，就可以一直输出稳定电流，但实际过程中会有不可避免的电阻损耗实际电压值将会比理想电压值要小，并且实际燃料电池的电流越大，损耗就越大，输出电压则减小，这样便影响总功率。图1.4PEMFC电流密度-电压曲线图Fig.1.4Currentdensity-voltagecurvesofPEMFC
【参考文献】：
期刊论文
[1]车用质子交换膜燃料电池膜电极组件综述[J]. 金守一,盛夏,潘兴龙,赵洪辉,赵子亮. 汽车文摘. 2019(12)
[2]气候变化对人体健康影响评估[J]. 屈芳,肖子牛. 气象科技进展. 2019(04)
[3]质子交换膜燃料电池零下冷启动研究进展[J]. 张剑波,黄福森,黄俊,赵波,王诚,毛宗强. 化学通报. 2017(06)
[4]传统能源汽车及新能源汽车发展的现状与问题[J]. 李廷洪. 科技创新导报. 2013(06)
[5]质子交换膜燃料电池低温启动研究现状[J]. 汪震,潘姣,裴后昌,刘志春,涂正凯. 电池工业. 2012(06)
[6]BP:全球石油需求2030年前将年增0.9%[J]. 陈凤娥. 炼油技术与工程. 2011(07)
[7]燃料电池用质子交换膜的研究进展[J]. 王国芝,李明威,胡继文. 高分子通报. 2006(06)
[8]燃料电池现状与未来[J]. 衣宝廉. 电源技术. 1998(05)
博士论文
[1]质子交换膜燃料电池不同冷启动模式下多相传热传质研究[D]. 贾滨.天津大学 2017
本文编号：3131381
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