质子交换膜燃料电池电堆一致性及动态参数研究

发布时间：2022-04-26 17:35

　　质子交换膜燃料电池（PEMFC,proton exchange membrane fuel cell）,作为一种新型清洁能源,突破了卡诺循环限制,将化学能直接转化成电能,具有工作温度低、功率密度高和启动快速等优点,备受世人关注,同时燃料电池作为动力源使用,必须要满足其电堆一致性以及多工况动态参数符合条件使用。本文旨在对PEMFC电堆一致性及多工况参数进行研究,针对燃料电池实际工作过程中出现的各种参数变化现象,提出了基于参数动态变化的动态参数模型（DP Model,dynamic parameter model）。DP模型考虑了在燃料电池工作过程中出现的水含量,温度以及相对湿度变化,通过自定义函数将参数公式化,用于燃料电池仿真计算。基于等效电路,对燃料电池系统进行等效建模;考虑到燃料电池参数影响,利用Fluent和Gambit进行PEMFC三维两相流模型建立,进行非正则网格划分、材料设置并进行仿真计算,设置收敛条件,通过独立变量联立的耦合求解得出PEMFC仿真数据和可视化云图,云图包括:膜内水含量、流道内气体浓度分布和相对湿度分布等。搭建燃料电池测试平台,采用伏安循环法和田口交叉试验法对... 

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号对照表
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 燃料电池简介
        1.2.1 燃料电池发展概述
        1.2.2 燃料电池分类及应用
    1.3 PEMFC工作原理及简介
    1.4 PEMFC动态参数及电堆一致性研究现状
    1.5 本文研究目标、主要工作及意义
第2章 PEMFC电堆一致性影响的关键因素
    2.1 工况参数对PEMFC的影响
    2.2 水热管理对PEMFC的影响
    2.3 本章小结
第3章 PEMFC动态仿真计算
    3.1 PEMFC模型建立
        3.1.1 PEMFC等效电路模型
        3.1.2 PEMFC动态参数模型
    3.2 仿真流程及几何模型
    3.3 本章小结
第4章 PEMFC电堆一致性动态试验
    4.1 PEMFC试验台介绍
    4.2 PEMFC试验方案
    4.3 本章小结
第5章 PEMFC电堆一致性与参数结果分析
    5.1 模型验证
    5.2 PEMFC多工况参数与一致性仿真试验分析
        5.2.1 PEMFC电堆一致性分析
        5.2.2 不同温度工况对PEMFC的影响
        5.2.3 不同湿度工况对PEMFC的影响
    5.3 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 本文研究总结
    6.2 未来工作展望
参考文献
致谢
在学期间发表的学术论文与研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]温度波动对质子交换膜燃料电池的影响[J]. 高建华,刘永峰,裴普成,姚圣卓,王方,秦华.  可再生能源. 2017(08)
[2]四流道蛇形结构质子交换膜燃料电池温度分布数值模拟[J]. 陈士忠,王艺澄,张旭阳,夏忠贤.  可再生能源. 2016(06)
[3]基于温度条件下PEM燃料电池的动态特性[J]. 陈士忠,王艺澄,于东旭,孙红,肖健宇.  沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2016(03)
[4]动态[J].   中国电力企业管理. 2016(10)
[5]燃料电池堆单片电压一致性研究进展[J]. 翁元明,林瑞,唐文超,马建新.  电源技术. 2015(01)
[6]质子交换膜燃料电池希尔伯特分形流道的设计和工作性能研究[J]. 吴懋亮,黄晓薇,刘骥远.  华东电力. 2013(04)
[7]温度、压力和湿度对PEMFC堆电效率的影响[J]. 张连洪,揭伟平,谢春刚,徐家福,宋海民.  天津大学学报. 2007(05)

博士论文
[1]燃料电池电极反应机理及低铂催化剂的研究[D]. 骆明川.北京化工大学 2016
[2]影响燃料电池寿命的动态响应分析及经济性评价[D]. 陈会翠.清华大学 2015
[3]二氮杂萘酮结构聚醚酮的改性及其用于燃料电池聚电解质膜的研究[D]. 张宏伟.浙江大学 2006

硕士论文
[1]自增湿空冷型PEMFC特性的实验分析[D]. 陈冬浩.西南交通大学 2015
[2]英国低碳经济政策与实践及对中国的启示[D]. 张静.华东师范大学 2012



本文编号：3648430