燃料電池動力裝置水熱管理系統(tǒng)研究及儲能方案論證.pdf

1、燃料電池的水熱管理決定了動力裝置總體的輸出性能，系統(tǒng)的儲能方式?jīng)Q定了動力裝置的續(xù)航能力，因此，燃料電池的水熱管理系統(tǒng)及儲能方式的研究對動力裝置的性能具有重要的意義。
　　本文正是基于燃料電池水熱管理系統(tǒng)，提出了閉式循環(huán)燃料電池水熱管理系統(tǒng)方案及關(guān)鍵零部件的設(shè)計選型，并針對定壓閉式水循環(huán)方案進行了 PLC程序編寫與調(diào)試。針對實驗室20kW動力裝置，結(jié)合實驗數(shù)據(jù)，基于Matlab/Simulink軟件建立了燃料電池的穩(wěn)態(tài)模型，動態(tài)模型

2、以及熱管理系統(tǒng)模型，實驗數(shù)據(jù)和仿真結(jié)果能夠很好吻合，誤差在2％以內(nèi)，因此可以通過建立的電池模型去預(yù)測不同的性能參數(shù)以及不同工況時電池的輸出性能，對電池性能輸出具有一定的指導(dǎo)意義。為了方便不同參數(shù)的輸入，實現(xiàn)更好的人機交互，利用Matlab中的GUIDE建立了可視化人機輸入界面，可以直接通過界面進行不同運行參數(shù)的輸入然后通過程序調(diào)用Simulink進行燃料電池性能仿真。
　　為了驗證水熱管理系統(tǒng)中的部分方案，對定壓閉式水循環(huán)方案進行

3、了裝置論證實驗，通過與模擬實驗數(shù)據(jù)對比研究發(fā)現(xiàn)，定壓閉式水循環(huán)方案能夠?qū)崿F(xiàn)氣路壓力與水路壓力的平衡，水路壓力能夠隨著氣路壓力的改變而改變，壓差能夠控制在要求的范圍之內(nèi)。通過 AMESim軟件的建模仿真和實驗對比研究發(fā)現(xiàn)，電堆，水泵，水箱三者之間的空間布置對于壓力的控制具有一定的影響，電堆位于水箱的下游，位于水泵的上游是三者最佳的布置循序。通過對不同外部加濕方案的對比實驗發(fā)現(xiàn)，在電堆的總體輸出性能上，隨著電堆溫度的升高，尾氣自加濕的性能越

4、來越接近膜加濕方案的輸出性能，在單體電池輸出均勻性上，尾氣自加濕的性能要優(yōu)于膜加濕時電池的輸出性能。尾氣自加濕方案不僅能夠降低系統(tǒng)的零部件，去離子水的使用而且能夠降低系統(tǒng)生成水的外排，提高了系統(tǒng)的集成化度，有效處理了系統(tǒng)生成水及對系統(tǒng)進氣加濕的問題。
　　對于采用燃料電池作為水下潛器的動力裝置而言，系統(tǒng)的儲能方式?jīng)Q定了潛器的續(xù)航能力，不同的應(yīng)用背景，應(yīng)用要求，潛器的儲能空間等要素也決定了儲能方式的選擇。本文針對現(xiàn)有潛用儲能方式進行