小功率質(zhì)子交換膜燃料電池及其控制方法研究.pdf

1、能源問題和環(huán)境問題是當(dāng)今人類社會面臨的兩大嚴(yán)峻考驗，研究和發(fā)展環(huán)境友好型新能源技術(shù)的需求尤為迫切。燃料電池是一種高效的電化學(xué)反應(yīng)裝置，它將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，且不產(chǎn)生環(huán)境污染。其中，質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Exchange MembraneFuel Cell，PEMFC)更是因其運行溫度低、能量密度高、動態(tài)特性好等突出優(yōu)點，應(yīng)用前景被普遍看好。但是燃料電池技術(shù)是一門涉及到眾多學(xué)科的交叉學(xué)科，這給PEMFC的建模帶來了很大的難

2、度。另一方面，由于材料技術(shù)的限制，現(xiàn)有的質(zhì)子交換膜對溫濕度的要求較為嚴(yán)苛，這就給PEMFC系統(tǒng)設(shè)計和控制提出了很高的要求。本文從PEMFC性能實驗、操作條件優(yōu)化、建模以及控制策略幾個方面開展了相關(guān)工作，主要工作內(nèi)容包括：
　　(1)介紹了PEMFC所涉及到的主要原理和PEMFC系統(tǒng)的概念，并初步提出了小功率PEMFC電源的設(shè)計方案。
　　(2)針對一款實驗室自主開發(fā)研制的PEMFC開展了性能實驗和操作條件優(yōu)化實驗，實現(xiàn)了對此

3、PEMFC操作條件的優(yōu)化。
　　(3)PEMFC原理涉及到電學(xué)、電化學(xué)、熱力學(xué)、流體動力學(xué)、材料學(xué)等眾多學(xué)科，機理模型計算量大求解困難且精度不高。針對PEMFC這個復(fù)雜的非線性動態(tài)系統(tǒng)，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了PEMFC的溫度特性模型，該模型與實驗數(shù)據(jù)的吻合度很高，可滿足實時控制系統(tǒng)的需要。
　　(4)在MATLAB/Simulink仿真環(huán)境下，建立了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PEMFC的溫度特性模型，分別采用自適應(yīng)攝動型極值搜索算法