大功率燃料电池建模与电压一致性分析

随着燃料电池堆朝着大功率发展,其工作时单体间的不一致性更加明显,长时间处于恶劣工作条件的单体寿命会明显短于其他单体,并导致电池堆的寿命大幅缩减。为探究不同运行参数对大功率燃料电池单体工作性能一致性的影响规律,首先,建立了包括流体网络模型、燃料电池电压模型和燃料电池热阻模型三个部分的110 kW大功率燃料电池模型。其次,开展燃料电池稳态试验,对所建立的燃料电池模型进行试验验证,仿真与试验结果误差在5%以内。最后,基于模型仿真,以电压最大偏差率为评价指标,分别探究工作电流、冷却水流量和冷却水进口温度三个运行参数对燃料电池电压一致性的影响规律。仿真结果表明,工作电流对燃料电池单体电压一致性的影响程度更大,其次是冷却水进口温度,最后是冷却水流量。本研究有助于大功率燃料电池发动机的结构优化设计以及为热管理控制策略开发提供指导。