質子交換膜燃料電池系統(tǒng)運行性能仿真研究.pdf

1、隨著環(huán)境污染的日益嚴重，氫能作為一種清潔能源而備受各國重視。作為氫能技術載體之一的質子交換膜燃料電池技術以其高效率、零污染排放、低噪音等優(yōu)點成為燃料電池領域中最受重視的一個分支。為了給質子交換膜燃料電池運行系統(tǒng)的設計及優(yōu)化提供依據，對運行系統(tǒng)進行數(shù)學建模和系統(tǒng)仿真是十分必要的。
　　本文首先以燃料電池電堆為研究對象,基于Matlab/Simulink軟件，利用日趨成熟經驗方程建立了電堆穩(wěn)態(tài)集總參數(shù)模型,進一步分析了電堆運行時外部的

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

3、經驗方程建立動態(tài)集總參數(shù)模型。首先，建立加濕器的傳熱傳質模型，分析進氣溫度、冷卻水溫度等操作參數(shù)以及加濕器中纖維管長度、內徑等結構參數(shù)對加濕器加濕性能的影響。其次，對采用圓筒形結構氣水分離器建立 MM模型，進一步分析了氣水分離器結構參數(shù)對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)對噴射器性能的影響。以上述電堆模型與輔件模型為基礎，建立燃料電池運行系統(tǒng)，分析操作參數(shù)及結構參