不同参数对PEMFC电堆低温起动影响的仿真研究

在一定假设条件下,将每片电池分成10层,每层看成一个集总参数,在Matlab/Simulink软件平台上搭建了由20片电池及端板组成的瞬态分层集总参数电堆水热管理模型。分别对不同双极板材料、不同端板材料、电堆内有/无残存冷却液及加载1.0 A/cm2的电流密度进行仿真研究,得到不同参数对PEMFC电堆低温起动的影响,为燃料电池电堆的低温起动提供技术支持。     

PEMFC在不同电流密度下的冷起动特性仿真

建立质子交换膜燃料电池(PEMFC)冷起动的瞬态集总参数模型,并在Matlab/Simulink平台上建立了相应的仿真模型.设定温度为-20℃,假设电堆内部没有冷却液或残存的冰,对电堆进行了起动和不起动仿真分析.在-20℃时,在短时间内以1.0 K/cm2的电流密度加热和起动电堆,都是有效的冷起动方法.     

FCE低温起动方法和控制策略研究

利用Matlab/Simulink软件搭建燃料电池发动机低温起动仿真模型,对FCE不同低温起动方法的特点和可行性进行了分析,对无辅助措施电堆起动过程、3种带控制策略的电堆低温起动过程、FCE冷却系统加热电堆起动过程的仿真结果进行了分析,得出对FCE采用保温和冷却系统加热的联合控制策略,可使FCE低温环境下顺利起动;采用第2控制策略,可使电堆自身的温度维持在70~80℃,从而使FCE的工作特性最佳、输出效率最高。对FCE冷却系统加热的试验与仿真结果进行对比分析,试验和仿真的结果基本吻合。     

质子交换膜燃料电池关键部件可靠性分析方法研究

质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种复杂、高效和智能的能量转化装置,运行的核心在于质子膜、催化剂、气体扩散层和双极板等关键部件中发生的电化学反应。因此,PEMFC关键部件的可靠性决定了PEMFC整体可靠性,进而关系到PEMFC产业的推广。为得到PEMFC关键部件的可靠性数据,利用关键部件的耐久试验数据进行定量可靠性研究,并以某商业质子交换膜为例进行计算,得到了该质子交换膜的失效率、可靠度和平均无故障工作时间等可靠性数据。该方法可以为PEMFC关键部件的寿命预计乃至电池堆的维修设计、工况优化和健康评估提供指导。     

中温质子交换膜燃料电池系统设计与实验

为了测试中温质子交换膜燃料电池(PEMFC)的性能,基于某中温PEMFC电堆,为其设计辅助系统,搭建试验台架进行试验研究.针对该中温PEMFC系统进行了冷态、热态启动测试,阶跃加载测试,稳态特性测试以及负压环境下的性能测试.结果表明,该燃料电池系统在长时间持续运行时能够保持较好的稳定性;在一定温度范围内,燃料电池的性能能够随着工作温度的上升而提高.对长时间运行后燃料电池性能下降的原因进行了分析.     

质子交换膜燃料电池低温起动方法的仿真研究

在一定假设条件下,将每片单电池分成10层,每层看成一个集总参数,利用Matlab/Simulink软件搭建了由20片单电池及端板组成的瞬态分层集总参数电堆水热管理模型。采用不同的起动方法使电堆达到低温起动条件,对电堆的低温起动特性进行仿真分析,得到不同低温起动方法的电堆内部温度分布规律和其自身起动的所需时间,为燃料电池电堆低温起动的商业化提供技术支持。     

模拟车况下的质子交换膜燃料电池耐久性研究

为了研究质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆在车载运行条件下的耐久性,介绍了3 kW的PEMFC电堆在模拟车载运行工况条件下的1 000 h耐久性实验.通过分析不同工作电流条件下的电压、电堆极化曲线以及单电池电压分布等随时间的变化来考察PEMFC电堆在模拟车况条件下的性能衰减情况,并借助于红外探温测试和TEM表征来阐明电堆性能衰减机理.研究表明:在模拟车况条件下工作1 000 h后.质子交换膜燃料电池堆在0、35 A及85 A工作电流条件下的电压都衰减了6%左右,单电池电压平均衰减率分别为39.1、23.0 μ V/h和23.3 μ V/h;电堆中各单电池的性能衰减存在空间差异;质子交换膜的损伤导致的气体穿透是引起质子交换膜燃料电池堆性能衰减的主要因素.     

质子交换膜燃料电池电堆系统建模与控制研究

首先介绍质子交换膜燃料电池(PEMFC)的单体结构和工作原理,并针对PEMFC电堆系统的复杂性,提出PEMFC电堆系统结构,系统结构包含PEMFC反应物供应、过程调节、水/热管理、输出调节和系统控制。然后在已有的PEMFC机理模型和经验模型的基础上,详细分析PEMFC电堆系统的数学建模,给出PEMFC电堆系统结构条件的划分、变量空间的建立、参数的选择和模型辨识。最后讨论PEMFC电堆系统控制的现状和发展,研究PEMFC电堆系统控制的特点,从应用的角度出发,提出基于模糊推理控制和广义预测控制的PEMFC电堆系统控制的可行方案。     

质子交换膜燃料电池堆电气性能试验研究

对5 kW质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆的电压一电流特性、温度特性、压力特性、反应气体计量比特性等进行了测试.并从电化学热力学和动力学两个角度初步分析了各运行参数对电堆性能的影响机理.试验表明,适当升高温度和反应气体压力有利于改善PEMFC电堆的性能,氢气、空气计量比分别为1.2和2.5时,该电堆性能最好.     

质子交换膜燃料电池电堆低温起动的仿真研究

在假定条件下,将每片单电池分成10层,每层看成一个集总参数,在Matlab/Simulink软件搭建由20片单电池及端板组成的瞬态分层集总参数电堆水热管理模型。在-20℃的环境温度下,当电堆的温度保温到0℃时,起动燃料电池电堆,加载标准低温起动工况进行仿真研究,并对单电池输出电压、电堆电池各层不同时刻温度和质子交换膜内水的迁移量随时间的变化进行分析。