基于OER的大功率PEMFC系統(tǒng)動態(tài)建模.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)是21世紀(jì)對社會產(chǎn)生重大影響的新能源，它是一種非常高效和環(huán)保的能源裝置。近年來，燃料電池汽車、混合動力汽車以及燃料電池機車等都將其作為理想能源進(jìn)行研發(fā)。目前關(guān)于PEMFC的研究主要是針對其穩(wěn)態(tài)特性，對動態(tài)特性的研究相對較少。本實驗室項目組在對燃料電池機車的研究過程中發(fā)現(xiàn)，過氧比OER(Oxygen Excess Ratio)是衡量燃料電池系統(tǒng)發(fā)電性能的重要指標(biāo)。因此本文重點研究了PEMFC的動態(tài)特性和OE

2、R等相關(guān)問題。本文主要研究工作和結(jié)論如下:
　　 1.在介紹了燃料電池和PEMFC工作原理的基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了燃料電池輸出特性和PEMFC的OER，描述了燃料電池極化現(xiàn)象以及OER對燃料電池系統(tǒng)發(fā)電性能的影響。指出OER是衡量燃料電池系統(tǒng)發(fā)電性能的重要指標(biāo)。
　　 2.建立了包含極化電壓動態(tài)模型、氫氧有效分壓動態(tài)模型、熱力學(xué)動態(tài)模型的PEMFC綜合動態(tài)模型。將各動態(tài)模型對系統(tǒng)輸出的影響進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析，仿真分析了在不

3、同運行條件下PEMFC綜合動態(tài)模型的極化曲線、輸出電壓、功率以及效率的動態(tài)響應(yīng)。適當(dāng)?shù)奶岣邷囟?、反?yīng)氣體流量和膜濕度有助于提高電池性能，陰極氧氣流量對電池性能的影響要大于陽極氫氣流量的影響。
　　 3.搭建了由空壓機模型和電堆模型等構(gòu)成的燃料電池發(fā)動機模型。對空壓機模型進(jìn)行仿真，分析了環(huán)境溫度和大氣壓力對空壓機的影響。得出工作環(huán)境的海拔高度上升，則空壓機功耗增加，相應(yīng)降低燃料電池發(fā)動機的系統(tǒng)效率。對燃料電池發(fā)動機模型仿真，仿真得