質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)運(yùn)行性能仿真研究.pdf

1、隨著環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，氫能作為一種清潔能源而備受各國(guó)重視。作為氫能技術(shù)載體之一的質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)以其高效率、零污染排放、低噪音等優(yōu)點(diǎn)成為燃料電池領(lǐng)域中最受重視的一個(gè)分支。為了給質(zhì)子交換膜燃料電池運(yùn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化提供依據(jù)，對(duì)運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和系統(tǒng)仿真是十分必要的。
　　本文首先以燃料電池電堆為研究對(duì)象,基于Matlab/Simulink軟件，利用日趨成熟經(jīng)驗(yàn)方程建立了電堆穩(wěn)態(tài)集總參數(shù)模型,進(jìn)一步分析了電堆運(yùn)行時(shí)外部的

2、操作參數(shù)等對(duì)電堆輸出性能的影響。在穩(wěn)態(tài)集總參數(shù)模型的基礎(chǔ)上,考慮雙電層電容效應(yīng)對(duì)電池響應(yīng)特性的影響，建立電堆動(dòng)態(tài)集總參數(shù)模型。在電堆操作參數(shù)不變的情況下對(duì)動(dòng)態(tài)模型進(jìn)行了仿真研究，通過(guò)使電堆負(fù)載電流的發(fā)生階躍變化來(lái)研究電堆輸出性能的響應(yīng)特性。在動(dòng)態(tài)集總參數(shù)模型的基礎(chǔ)上，加入熱管理模塊，分析不同負(fù)載電流情況下電堆溫度的變化情況。
　　然后以運(yùn)行系統(tǒng)中的加濕器、氣水分離器以及噴射器為研究對(duì)象，基于Matlab/Simulink軟件，利用

3、經(jīng)驗(yàn)方程建立動(dòng)態(tài)集總參數(shù)模型。首先，建立加濕器的傳熱傳質(zhì)模型，分析進(jìn)氣溫度、冷卻水溫度等操作參數(shù)以及加濕器中纖維管長(zhǎng)度、內(nèi)徑等結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)加濕器加濕性能的影響。其次，對(duì)采用圓筒形結(jié)構(gòu)氣水分離器建立 MM模型，進(jìn)一步分析了氣水分離器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)氣水分離器分離效率影響。最后建立采用漸縮噴嘴的亞聲速噴射器的動(dòng)態(tài)集總參數(shù)模型，分析噴嘴直徑、混合室直徑等參數(shù)對(duì)噴射器性能的影響。以上述電堆模型與輔件模型為基礎(chǔ)，建立燃料電池運(yùn)行系統(tǒng)，分析操作參數(shù)及結(jié)構(gòu)參