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建模研究综述

在分析质子交换膜燃料电池(PEMFC)运行机制的基础上,对PEMFC的建模研究进行综述.主要介绍了PEMFC的系统模型,并总结电压、阴极流量、阳极流量、膜水合、压缩机、供应管腔、回流管腔、散热器和增湿器九个子系统的国内外建模方法、研究成果及研究进展,并对各模型的适用条件及优势进行阐述,同时也对PEMFC建模的发展方向进行展望.所进行的研究综述对PEMFC系统模型的模型建立、开发研究及后续仿真分析有一定的理论价值与指导意义.     

质子交换膜燃料电池发展现状

介绍了质子交换膜燃料电池（PEMFC）的结构、组成和工作原理，叙述了不同质子交换膜的来源特点及导电性与膜参数的关系；对不同电极和电极催化剂性能作了评述；综述了目前几种氢的来源、优缺点及质子交换膜燃料电池有关问题的发展动向和前景。     

质子交换膜燃料电池模拟器的建模与控制

燃料电池是极具吸引力的新能源之一,但它在化学反应中存在极化现象,输出特性不稳定.搭建了一种质子交换膜燃料电池的仿真器,用于在无实际燃料电池的情况下取代燃料电池,进行相关的优化控制实验.实验表明,该仿真器的输出特性与实际燃料电池的输出特性非常逼近.用其取代燃料电池进行优化控制实验是可行的,为进行燃料电池供电系统的能量管理、控制和优化提供了有利帮助.     

质子交换膜燃料电池建模及其PID控制

针对目前质子交换膜燃料电池(PEMFC)模型难以适用于控制系统的设计,提出利用Matlab-Simulink仿真工具对PEMFC进行系统动态模型建立,并在此基础上采用比例积分微分(PID)算法控制其输出电压.仿真结果表明该模型较好地反映出PEMFC系统的动态特性,有助于改善PEMFC的设计,提高其性能,而且PID算法能够较好地实现对PEMFC系统的控制,可适用于控制系统的设计.     

5kW质子交换膜燃料电池的建模与仿真

研究了5 kW质子交换膜燃料电池（PEMFC）的数学模型,给出的模型简单有效,物理意义明确。在此基础上,根据电池参数,利用MATLAB/SIMULINK建立电池的仿真模型,并对其动静态特性进行研究。仿真结果与实际系统相符,说明所建立的模型正确有效,可以用于燃料电池及其控制系统的研究。     

燃料电池质子交换膜研究现状与展望

质子交换膜燃料电池是目前研究的热点之一,研究方向包括提高燃料电池效率、减少成本、提高耐久性等。作为质子交换膜燃料电池的核心部件,质子交换膜性能的好坏直接影响燃料电池的性能与寿命。文中首先概述了燃料电池质子交换膜的工作原理。随后,总结了燃料电池质子交换膜的分类,主要分为全氟磺酸质子交换膜、部分氟化聚合物质子交换膜、复合质子交换膜以及非氟化聚合物质子交换膜四大类,同时还简述了质子交换膜的制备工艺。最后,介绍了燃料电池质子交换膜的优化方案,主要包括有机/无机纳米复合质子交换膜、改进质子交换膜的骨架材料、调整质子交换膜的内部结构、机械增强型质子交换膜以及自增湿型质子交换膜。     

质子交换膜燃料电池的研究进展

介绍了质子交换膜燃料电池的核心组成与工作原理，对燃料电池的膜材料和电催化剂、膜电极技术的发展现状以及对膜电极的制作工艺和结构优化进行了评述和分析，指出了目前质子交换膜燃料电池研究存在的问题及发展趋势。     

质子交换膜燃料电池建模综述

综述了质子交换膜燃料电池(PEMFC)建模方法和模型类型。概述了PEMFC的机理模型和经验模型,详细介绍了电压模型、空气供应子系统模型、氢气供应子系统模型、水管理子系统模型和热管理子系统模型等,综述了国内外对PEMFC数学建模的研究现状,并对未来PEMFC数学模型的发展提出了展望。     

基于1stOpt的质子交换膜燃料电池模型优化

质子交换膜燃料电池(PEMFC)的性能受温度,压力等众多外界因素以及本身结构的影响,具有较强的非线性,目前已建立的数学模型存在众多难以确定的参数.将1stOpt中的麦夸特法+通用全局优化法用于PEMFC的极化曲线模型,得到最优参数,避免了使用其他优化方法因为初始值选取不当对模型精确度造成的影响.通过对实验数据和加噪仿真数据的参数优化,结果表明这种方法建立的数学模型和实验数据之间能够达到很高的拟合精度,因而为PEMFC模型参数优化提出了一种高效实用的新方法.     

质子交换膜燃料电池移动电源温度模糊控制

质子交换膜燃料电池移动电源是当前燃料电池研究领域的一个重要方向,也是一个研究热点,其中质子交换膜燃料电池的温度控制对移动电源的电池性能影响很大。从应用的角度出发,采用多变量模糊推理和模糊逻辑控制的理论,对质子交换膜燃料电池温度控制进行了研究,建立了质子交换膜燃料电池移动电源的温度模糊控制系统,以有效地解决质子交换膜燃料电池温度控制的时变性、大滞后、不确定性和强耦合的难题。经过计算机仿真,结果表明此控制方案是合理和有效的,而且满足它的温度控制特性的要求。     

Nafion膜厚度对质子交换膜燃料电池性能的影响

采用不同厚度Nafion膜 (Nafion 117,115 ,1135 ,112和 10 1)组装质子交换膜燃料电池 (PEMFC) ,通过测试电池极化曲线 (U/I) ,研究Nafion膜厚度对PEMFC工作性能、氧气还原反应的电极动力学参数和电池内阻的影响 ,通过线性回归分析不同厚度Nafion膜组装PEMFC的内阻计算了Nafion膜材料的电导率。实验结果表明 :( 1)降低电解质膜的厚度将会降低电池的内阻 ,从而有利于提高PEMFC的工作性能 ;( 2 )随着膜厚度的降低 ,U0 值有降低的趋势 ,Tafel斜率b值变化不明显 ;( 3)厚膜组装电池的极化曲线在低电流密度时就偏离了线性 ,其主要原因是质子传质极化引起的 ;( 4 ) 80℃时Nafion膜材料的电导率约为 0 .0 77Ω-1·cm-1。     

可逆质子交换膜燃料电池研究进展

可逆质子交换膜燃料电池(RPEMFC)是一种在同一装置上实现水电解(充电)和燃料电池发电(放电)两种功能的储能电池。随着PEMFC技术的迅速发展,RPEMFC开始引起人们更多关注。介绍了它的工作原理,对电催化、膜电极(MEA)制作、电池性能以及应用等方面的研究进展进行评述。双效氧电极(氧还原和氧气析出)是RPEMFC的技术关键,但其电催化剂的双效高活性功能以及稳定性还没有得到很好解决。由于它的理论比能量高(可达3 600 Wh/kg),可靠性好,并且寿命长,因此RPEMFC在许多蓄电池的应用领域,特别是对质量有严格限制的场合(如航天飞机和太阳能飞机等),将得到广泛应用。     

PEMFC 0℃以下保存与启动研究进展

针对在低于0℃的环境中,质子交换膜燃料电池中的结冰问题,提出了燃料电池0℃以下保存和启动的技术难题。简述了0℃以下质子交换膜燃料电池中水结冰对质子交换膜、催化层、扩散层等电池材料与部件的影响,并对国内外燃料电池0℃以下保存和启动策略研究进展作了简单介绍,概述了保持电池内部温度大于0℃、有辅助装置的0℃以下保存和启动以及无辅助装置的0℃以下完全自启动三种解决办法,提出了在材料研究的基础上展开电堆启动策略的研究,实现电堆0℃以下自启动。     

质子交换膜燃料电池的热模拟

介绍了质子交换膜燃料电池(PEMFC)的热问题模拟现状,根据研究问题的需要,对模拟相关的模型进行了描述,并应用计算机模拟技术对质子交换膜燃料电池进行了热模拟。从热源、温度场在质子交换膜燃料电池内部的分布情况以及电池性能等方面进行了分析和讨论,得出了结论:热源、温度在质子交换膜电池内部分布的不均匀性和不同电流密度情况下膜电极组件的温差。电池性能曲线与试验结果进行了比较,模拟与试验结果基本吻合。     

质子交换膜燃料电池模型研究现状

对近十几年质子交换膜燃料电池在扩散层、催化层和膜的一维方向上、沿流道和MEA的厚度的二维方向上以及电池内整个三维方向的主要模型工作进行了简要介绍.指出模型工作可能的发展方向是:从微观角度更趋近真实地描述电池内部过程,以及发展用于复杂流场甚至电堆的全三维模型.     

质子交换膜燃料电池CCM膜电极

采用喷涂工艺制备了三合一(CCM,Catalyst Coated Membrane)型质子交换膜燃料电池膜电极,研究了分散剂、催化剂、质子交换膜对膜电极性能的影响.结果表明:CCM型膜电极的放电性能好于传统热压方法制备的膜电极;乙醇、异丙醇和乙二醇等水溶液分散剂对CCM膜电极中低电流密度区放电性能影响不大,而在高电流的浓差极化控制区乙二醇最佳,而乙醇最差;优化催化剂的Pt担量和阴极催化剂的用量能够显著提高膜电极的性能,而通过减小质子交换膜的厚度,降低膜的面电阻可以进一步提高膜电极的放电性能.     

质子交换膜燃料电池热管理研究

论述了质子交换膜燃料电池热管理的重要性以及对电池性能的影响,指出了质子交换膜燃料电池热管理的设计要求,分析比较了目前燃料电池几种常用的冷却方式,介绍了燃料电池涉及电池温度的CFD模型以及温度控制仿真模型。