質(zhì)子交換膜燃料電池輸出特性分析與健康狀態(tài)監(jiān)測研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池具有發(fā)電零污染,系統(tǒng)啟動溫度低,比功率高等特點,目前除了可廣泛應用于便攜式設備以外,還可用在轎車、公共汽車領域及聯(lián)供系統(tǒng)中,是燃料電池技術中的研究熱點。然而,隨著燃料電池發(fā)電技術的發(fā)展,出現(xiàn)了一些瓶頸問題,如何針對操作條件對電堆實現(xiàn)最優(yōu)控制,優(yōu)化電堆輸出性能已經(jīng)成為亟待解決的熱點問題。
　　本文結合V-I特性法和EIS法對水冷型質(zhì)子交換膜燃料電池的輸出性能分析展開了研究,研究操作條件變化對電堆輸出特性及阻抗參數(shù)的

2、影響規(guī)律,并設計了一種基于電堆阻抗參數(shù)特征的健康狀態(tài)監(jiān)測方法,具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)針對質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電原理及特性,綜合分析電堆電化學反應過程,構建質(zhì)子交換膜燃料電池等效電路,并對阻抗模型進行了簡化處理以便于后期數(shù)據(jù)擬合,同時基于機理研究分析了電堆各特性段阻抗參數(shù)對輸出性能的影響。
　　(2)根據(jù)機理研究結果,并針對實驗研究需要,設計水冷型質(zhì)子交換膜燃料電池堆輸出性能實驗系統(tǒng)及上位機檢測控制軟件,可實現(xiàn)對電堆的

3、操作條件控制,電堆運行時的電壓、電流及阻抗數(shù)據(jù)檢測。
　　(3)針對水冷型質(zhì)子交換膜燃料電池,進行變操作條件的V-I特性實驗及EIS實驗,針對電堆極化段、歐姆段和濃差段不同特性段,結合V-I特性法和EIS法對實驗結果進行分析總結,獲得操作條件變化對電堆內(nèi)部水熱狀況,以及輸出性能的影響規(guī)律。
　　(4)基于實驗研究成果設計了一種質(zhì)子交換膜燃料電池堆輸出性能水健康狀態(tài)監(jiān)測方法,在Matlab中進行了算法的仿真驗證,結果表明監(jiān)測方