燃料電池動(dòng)力裝置水熱管理系統(tǒng)研究及儲(chǔ)能方案論證.pdf

1、燃料電池的水熱管理決定了動(dòng)力裝置總體的輸出性能，系統(tǒng)的儲(chǔ)能方式?jīng)Q定了動(dòng)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(chǔ)能方式的研究對(duì)動(dòng)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(jì)選型，并針對(duì)定壓閉式水循環(huán)方案進(jìn)行了 PLC程序編寫與調(diào)試。針對(duì)實(shí)驗(yàn)室20kW動(dòng)力裝置，結(jié)合實(shí)驗(yàn)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(dòng)態(tài)模型

2、以及熱管理系統(tǒng)模型，實(shí)驗(yàn)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(guò)建立的電池模型去預(yù)測(cè)不同的性能參數(shù)以及不同工況時(shí)電池的輸出性能，對(duì)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(shí)現(xiàn)更好的人機(jī)交互，利用Matlab中的GUIDE建立了可視化人機(jī)輸入界面，可以直接通過(guò)界面進(jìn)行不同運(yùn)行參數(shù)的輸入然后通過(guò)程序調(diào)用Simulink進(jìn)行燃料電池性能仿真。
　　為了驗(yàn)證水熱管理系統(tǒng)中的部分方案，對(duì)定壓閉式水循環(huán)方案進(jìn)行

3、了裝置論證實(shí)驗(yàn)，通過(guò)與模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)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(guò) AMESim軟件的建模仿真和實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，電堆，水泵，水箱三者之間的空間布置對(duì)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(guò)對(duì)不同外部加濕方案的對(duì)比實(shí)驗(yàn)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(lái)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(shí)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)氣加濕的問(wèn)題。
　　對(duì)于采用燃料電池作為水下潛器的動(dòng)力裝置而言，系統(tǒng)的儲(chǔ)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(chǔ)能空間等要素也決定了儲(chǔ)能方式的選擇。本文針對(duì)現(xiàn)有潛用儲(chǔ)能方式進(jìn)行