質(zhì)子交換膜燃料電池輸出特性分析與健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池具有發(fā)電零污染,系統(tǒng)啟動(dòng)溫度低,比功率高等特點(diǎn),目前除了可廣泛應(yīng)用于便攜式設(shè)備以外,還可用在轎車、公共汽車領(lǐng)域及聯(lián)供系統(tǒng)中,是燃料電池技術(shù)中的研究熱點(diǎn)。然而,隨著燃料電池發(fā)電技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了一些瓶頸問題,如何針對(duì)操作條件對(duì)電堆實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制,優(yōu)化電堆輸出性能已經(jīng)成為亟待解決的熱點(diǎn)問題。
　　本文結(jié)合V-I特性法和EIS法對(duì)水冷型質(zhì)子交換膜燃料電池的輸出性能分析展開了研究,研究操作條件變化對(duì)電堆輸出特性及阻抗參數(shù)的

2、影響規(guī)律,并設(shè)計(jì)了一種基于電堆阻抗參數(shù)特征的健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法,具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)針對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電原理及特性,綜合分析電堆電化學(xué)反應(yīng)過程,構(gòu)建質(zhì)子交換膜燃料電池等效電路,并對(duì)阻抗模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理以便于后期數(shù)據(jù)擬合,同時(shí)基于機(jī)理研究分析了電堆各特性段阻抗參數(shù)對(duì)輸出性能的影響。
　　(2)根據(jù)機(jī)理研究結(jié)果,并針對(duì)實(shí)驗(yàn)研究需要,設(shè)計(jì)水冷型質(zhì)子交換膜燃料電池堆輸出性能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及上位機(jī)檢測(cè)控制軟件,可實(shí)現(xiàn)對(duì)電堆的

3、操作條件控制,電堆運(yùn)行時(shí)的電壓、電流及阻抗數(shù)據(jù)檢測(cè)。
　　(3)針對(duì)水冷型質(zhì)子交換膜燃料電池,進(jìn)行變操作條件的V-I特性實(shí)驗(yàn)及EIS實(shí)驗(yàn),針對(duì)電堆極化段、歐姆段和濃差段不同特性段,結(jié)合V-I特性法和EIS法對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析總結(jié),獲得操作條件變化對(duì)電堆內(nèi)部水熱狀況,以及輸出性能的影響規(guī)律。
　　(4)基于實(shí)驗(yàn)研究成果設(shè)計(jì)了一種質(zhì)子交換膜燃料電池堆輸出性能水健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法,在Matlab中進(jìn)行了算法的仿真驗(yàn)證,結(jié)果表明監(jiān)測(cè)方