質子交換膜燃料電池關鍵技術研究.pdf

1、質子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell)是一種新型的電化學發(fā)電裝置，打破了傳統(tǒng)的發(fā)電模式，以燃料和氧化劑通過電解質進行電化學反應的方式，直接將貯存在燃料和氧化劑中的化學能高效且環(huán)保地轉化為電能。質子交換膜燃料電池由于具有運行溫度低、功率密度高、響應速度快、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，在分布式電站、便攜式移動電源、新能源車輛等領域具有非常廣闊的應用前景。
　　本文主要針對空冷型PEMFC研究了陰

2、、陽極反應氣體相對濕度對PEMFC性能影響的差異性、燃料電池與金屬儲氫器的熱耦合管理以及燃料電池停機控制策略等內容。主要研究成果如下:
　　(1)陰、陽極氣體相對濕度影響燃料電池內部水的傳輸和質子交換膜的質子傳導率，合適的陰、陽極氣體濕度有利于改善和提高燃料電池的性能。通過建立一個三維直流道質子交換膜燃料電池單體模型，運用數(shù)值模擬方法研究了陰、陽極氣體相對濕度對PEMFC性能的影響及差異性，為尋找最佳的陰、陽極反應氣體濕度奠定了基

3、礎。
　　(2)基于空冷型PEMFC測試系統(tǒng)開展了燃料電池與金屬儲氫器的熱耦合管理研究，通過將金屬儲氫器分別前置和后置這兩種與燃料電池不同的熱耦合方式，驗證了一種新型的燃料電池與金屬儲氫器的熱耦合管理系統(tǒng)結構，該耦合系統(tǒng)結構考慮了外部環(huán)境溫度對燃料電池系統(tǒng)的影響，可以根據(jù)環(huán)境溫度的高低選擇合適的熱耦合管理系統(tǒng)結構，從而使燃料電池系統(tǒng)始終處于高效率運行狀態(tài)。
　　(3)針對PEMFC電堆停機過程中使用恒定輔助負載時，由于殘余氣