质子交换膜燃料电池建模与动态仿真

对质子交换膜燃料电池（PEMFC）电堆进行电输出特性研究,有助于改善燃料电池的设计,提高其性能。运用MATLAB的Simulink仿真工具对PEMFC建立仿真模型,通过所建立的电堆参数模型,就能够研究主要运行参变量对电堆动态输出性能和电堆非线性内阻产生的影响。当电堆输出电流出现阶跃变化时,对电堆电压,输出功率,消耗功率,电堆效率,非线性内阻的动态响应,进行了仿真和结果分析。仿真结果符合文献[7]实验数据,表明此参数模型是可操作和有效的,并可方便地用于PEMFC控制方法研究。     

质子交换膜燃料电池稳态模型及仿真

质子交换膜燃料电池(PEMFC)发电装置具有高能效,低噪音,常温启动和环境友好等特点.文中将对PEMFC进行稳态建模,使模型能正确反映电堆的实际输出性能.PEMFC实验模型主要是通过实验方法,建立描述电池输出特性(输出电压与电流密度关系)的经验公式.为了提高模型的精度,以便模型能更好地反映真实的PEMFC电对性能,则需要对模型的参数进行优化.通过不同的Matlab优化函数对所建模型进行参数辨识,比较得出其中结果较好的对模型进行仿真,以验证模型的正确性.     

质子交换膜燃料电池监控仪的研制

本文主要介绍了质子交换膜燃料电池监控仪的研制方法,设计了一种非常实用温度测量电路,重点对风机驱动电路和以及通信电路等进行了详细讨论。     

质子交换膜在SO_2传感器中的应用

SO2是一种主要的大气污染物,对环境造成的危害十分巨大,对其测定具有重要意义。阐述了用质子交换膜做固体电解质的SO2传感器的工作原理及存在的主要问题,介绍了为解决膜在高温下易失水这一问题,各国研究者在改性Nafion膜及反应合成制备质子交换膜两方面的研究进展。指出这类传感器未来发展情况。     

阴极开放式质子交换膜燃料电池实验性研究

本文围绕实验室自制的开放式阴极自增湿型质子交换膜燃料电池开展了大量相关实验,采用FLUKETi25红外温度成像仪测得了各种操作条件下电池表面温度分布图像。实验结果表明：在封闭式阳极（anodedead—end）操作条件下,液态水会在阳极逐渐积累而影响反应气的传质,造成电池输出性能的衰减。通过阳极排气可以使电池性能恢复。纵观电堆表面温度分布情况,总体呈现出沿氢气流道方向递增的趋势,且随着电流密度的增大,这种温度分布的不均匀性变得更加明显。在实验所测试的范围内,电堆的平均输出功率密度达到了583mW／cm2。     

质子交换膜燃料电池三维稳态数值模拟

燃料电池模型研究对于揭示电池内部各种传递现象、优化结构设计、改善电池性能具有重要的作用。利用质子交换膜燃料单池三维稳态、非等温模型,研究不同扩散层孔隙率对质子交换膜燃料电池性能的影响。模型考虑了质量、动量、能量、组分、电荷守恒方程和电化学反应动力学方程等影响因素。模拟结果表明高孔隙率能促进气体的扩散过程、降低气体浓度梯度、降低脊部效应、降低电流密度梯度,从而提高燃料电池性能。     

质子交换膜燃料电池监控仪的研制

本文主要介绍了质子交换膜燃料电池监控仪的研制方法,设计了一种非常实用温度测量电路,重点对风机驱动电路和以及通信电路等进行了详细讨论.     

质子交换膜燃料电池风机控制技术研究

该文首先研究了质子交换膜燃料电池(PEMFC)风机的性能,分析了PEMFC的工作温度对其性能的影响,并给出了控制PEMFC风机的数学模型。然后,对高电压、大电流运算放大器OPA548进行了详细的介绍,设计了用OPA548控制PEMFC风机工作电压的硬件电路,最后,对使用OPA548时应注意的事项进行了讨论。     

质子交换膜燃料电池的神经网络建模与控制

该文从设计质子交换膜燃料电池（PEMFC）控制方案的角度出发,首先提出了采用Elman动态神经网络对PEMFC系统进行建模的新方法,以实验中采样到的PEMFC系统的工作温度输入输出数据训练网络,并采用动态反向传播学习算法根据误差不断调整网络参数直至达到要求精度;Elman神经网络辨识可使辨识过程简化并提高了辨识精度。然后在此基础上设计了自适应模糊神经网络控制器。最后的仿真实验以Elman神经网络模型为参考模型,使用自适应神经网络控制算法控制PEMFC的工作温度,取得了较好的控制效果。结果显示所设计的控制系统适合于控制PEMFC这样一类复杂非线性系统。     

50kW质子交换膜燃料电池监控系统设计

针对50kW的大功率质子交换膜燃料电池电堆,设计一个嵌入式的控制方案,该方案采用结构化设计,分为主控器模块和功能子模块,各模块之间采用可靠的CAN总线协议来通讯,组成一个小型的分布式系统,同时开发了PC端的监控软件,具有良好的人机交互效果.采用此监控系统燃料电池示范电站目前已投入实际运行,实践表明该控制方案的合理性和优越性.     

质子交换膜燃料电池动态特性建模及仿真

在质子交换膜燃料电池优化设计的研究中,现有模型在描述电堆热量传递过程时普遍不符合传热学理论.为解决上述问题,依据流动换热平衡关系完善了冷却水消耗功率的理论模型,并依据热辐射理论得到了电堆辐射功率的计算方法,建立了燃料电池动态特性仿真模型.利用仿真模型,对负载电流对电池电压和电堆功率的影响进行了仿真,并明确了燃料电池温度带来的影响,仿真结果表明符合动态响应的实际情况,建立的仿真模型为建立基于燃料电池的混合动力系统优化奠定了基础.     

质子交换膜燃料电池自校正控制模型研究

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是2l世纪最有生命力的发电技术之一。该论文从PEMFC实际应用的角度出发，应用改进遗传算法、神经网络技术，建立了一个PEMFC自校正控制模型，并在仿真和实验中取得了比较满意的控制效果。     

质子交换膜燃料电池实时监测系统软件实现

根据质子交换膜燃料电池性能测试的需要,设计了一种监测系统,来实时监测电池系统的各参数性能。其中上位机与PLC通讯是利用VC的mscomm控件来实现的;文中给出了具体程序设计方法以及数据处理的技巧,调试结果表明程序运行稳定,有效。     

质子交换膜燃料电池动态建模及其双模控制

由于已提出的质子交换膜燃料电池(PEMFC)模型难于控制, 提出利用MATLAB/SIMULINK仿真工具进行PEMFC系统动态建模, 同时为实现对PEMFC系统输出电压的控制, 采用了基于模糊规则切换的模糊逻辑控制器(FLC)和比例积分微分控制器(PID)相结合的双模控制方式. 仿真结果证明该动态模型易于控制, 能够反映出PEMFC系统的动态输出特性, 而且验证了基于模糊规则切换的双模控制能够有效抑制扰动, 改善PEMFC系统的动态输出特性, 保证系统的稳定运行, 有助于对PEMFC系统的输出性能分析以及实时控制系统的设计.     

质子交换膜燃料电池系统多目标优化

质子交换膜燃料电池（PEMFC）具有操作温度低、能量密度高、稳定性好等优点,是一种具有广泛应用前景的发电装置。本文以PEMFC系统发电效率最大和总成本最小为同步优化目标,以电流密度、系统操作压力、空气及氢气化学计量数为操作变量,建立该系统的多目标优化模型。提出基于拥挤度排序的多目标列队竞争算法（MOLCA-CDS）求解该模型,得到优化目标的Pareto最优前沿。实例计算结果表明,所提出的方法可得到分布均匀的Pareto最优解集,且优化结果能够完全支配文献中采用其它方法的优化解。本文所提出的方法可为PEMFC系统的设计与操作优化提供参考。     

质子交换膜燃料电池的分数阶非线性状态空间模型研究

针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)发电过程中的分数阶和非线性特性,本文提出了一种分数阶子空间辨识方法建立了PEMFC非线性状态空间模型.首先,为了降低建模复杂度,采用典型相关分析法和相关分析法确定了模型输入变量;其次,将分数阶微分理论与Hammerstein模型子空间辨识方法相结合,采用Poisson矩函数对输入输出数据进行预处理,构造了子空间辨识方法的输入输出矩阵,并引入分数阶短时记忆法减少辨识算法计算量;最后,选取多项式作为Hammerstein模型前端静态非线性环节,采用模糊遗传算法优化系统分数阶阶次和系数矩阵.仿真结果验证了算法的有效性,改进的辨识算法可以明显减小计算时间,所得PEMFC辨识模型能够准确地描述PEMFC的动态过程.     

质子交换膜燃料电池的连续模型预测控制器的设计

在对质子交换膜燃料电池(PEMFC)的工作原理进行研究分析的基础上,对其进行了数学描述,在Matlab/Simulink仿真平台下建立了质子膜燃料电池的动态仿真模型。维持PEMFC系统的正常运行需要良好的控制系统。通过将拉盖尔函数应用到连续模型预测控制(CMPC)算法中去,分析了CMPC的不足之处并通过指数权值函数进行了简单的修正,随后将两种控制策略与传统的离散预测控制(DMPC)施加到PEMFC系统中去并进行了仿真对比分析,仿真结果证明了CMPC算法的有效性以及优越性。     

质子交换膜燃料电池系统数字孪生故障诊断模型研究

基于数字孪生的平行故障诊断方法通过检测和评估真实系统与数字孪生系统之间的残差进行故障诊断,相关数字孪生体基于质子交换膜燃料电池动力学模型和数据集合建立.如果残差向量超过故障检测阈值,则利用故障残差的相对敏感度执行故障隔离.本文将平行故障诊断方法引入质子交换膜燃料电池系统,构建了基于数字孪生估计器的平行故障诊断模型.仿真...     

MEMS微型质子交换膜燃料电池的阴极极板模型研究与优化设计

针对一种基于MEMS技术制造的H2/air自呼吸式微型质子交换膜燃料电池,建立了二维等温的阴极数学模型,计算了电池的平均电流密度及功率密度.由于阴极采用空气自呼吸式,阴极流场板结构的空占比就成为影响电池性能的重要因素.通过优化,确定空占比为0.7左右时,燃料电池的性能最佳.制作器件的测试结果表明采用该优化设计的燃料电池的峰值功率密度高达135 mW/cm2.     

空冷型质子交换膜燃料电池电堆温度控制系统设计

空冷型质子交换膜燃料电池（Air-Cooling PEMFC）电堆的工作条件中,电堆温度对电堆性能的影响最大,电堆温度的控制直接影响电堆的性能指标。首先分析了空冷型PEMFC电堆的温度特性,通过实验手段获得了电堆的最佳工作温度-电流曲线,并拟合出了经验公式。在此基础上设计了该类电堆的温度控制系统,提出了模糊PID融合控制算法。实验结果表明该温度控制系统具有良好的静态和动态特性,有效地解决了空冷型PEMFC电堆的温度控制问题。