基于OER的大功率PEMFC系統(tǒng)動(dòng)態(tài)建模.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)是21世紀(jì)對(duì)社會(huì)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(dòng)力汽車以及燃料電池機(jī)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(duì)其穩(wěn)態(tài)特性，對(duì)動(dòng)態(tài)特性的研究相對(duì)較少。本實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目組在對(duì)燃料電池機(jī)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(diǎn)研究了PEMFC的動(dòng)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(duì)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(dòng)態(tài)模型、氫氧有效分壓動(dòng)態(tài)模型、熱力學(xué)動(dòng)態(tài)模型的PEMFC綜合動(dòng)態(tài)模型。將各動(dòng)態(tài)模型對(duì)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(yùn)行條件下PEMFC綜合動(dòng)態(tài)模型的極化曲線、輸出電壓、功率以及效率的動(dòng)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(duì)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(jī)模型和電堆模型等構(gòu)成的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)模型。對(duì)空壓機(jī)模型進(jìn)行仿真，分析了環(huán)境溫度和大氣壓力對(duì)空壓機(jī)的影響。得出工作環(huán)境的海拔高度上升，則空壓機(jī)功耗增加，相應(yīng)降低燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)效率。對(duì)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)模型仿真，仿真得