国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)模型及特性研究

2018-01-01 00:09李峰勛李振哲
科學(xué)與財富 2017年30期

李峰勛+李振哲

摘 要: 質(zhì)子交換膜燃料電池廣泛應(yīng)用于混合動力汽車中,由其無污染特性收到研究者的關(guān)注。首先,基于質(zhì)子交換膜燃料電池特性,我們研究了質(zhì)子交換膜燃料電池方針數(shù)學(xué)模型。然后,對系統(tǒng)特性做了一些介紹。

關(guān)鍵詞: 渦輪發(fā)動機;熱障陶瓷系統(tǒng);熱生長氧化層

本課題研究由國家自然科學(xué)基金(項目編號:51401100)、浙江省自然科學(xué)基金(項目編號:LY16E050006)、溫州市科技計劃項目(項目編號:G20150010)資助。

1. 引言

燃料電池是一種將氫和氧的化學(xué)能通過電極反應(yīng)直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置。由于化學(xué)反應(yīng)過程中的能量轉(zhuǎn)換效率不受“卡諾循環(huán)”的限制,能量轉(zhuǎn)換效率可達60%~70%,其實際使用效率則是普通內(nèi)燃機的2倍左右。能量轉(zhuǎn)換效率高是燃料電池的主要特點之一。而質(zhì)子交換膜燃料電池具有無污染、高效率、低噪聲、可快速補充能量、具有模塊化結(jié)構(gòu)等特點,是燃料電池中替代傳統(tǒng)內(nèi)燃機的最理想的動力源,很適合作為車輛的動力源,順應(yīng)了新能源汽車的技術(shù)要求[1,2]。

雖然質(zhì)子交換膜燃料電池作為電動汽車的動力源具有很多優(yōu)點,但它在汽車上的應(yīng)用還有待進一步的深入研究。質(zhì)子交換膜燃料電池動態(tài)響應(yīng)具有一定的時滯,當(dāng)電動汽車所需功率波動時,質(zhì)子交換膜燃料電池的輸出功率需經(jīng)過一段時間的調(diào)整才能適應(yīng)負載的變化;當(dāng)電動汽車中的驅(qū)動電機回饋制動時,必須吸收電機回饋的電能,以節(jié)約能量,增加汽車持續(xù)行駛時間,而質(zhì)子交換膜燃料電池不支持能量的雙向流動,不能吸收電機制動過程中產(chǎn)生的動能。所以動力系統(tǒng)中需要一個其它蓄電裝置與質(zhì)子交換膜燃料電池互補,共同為負載供電,在保證汽車運行性能的前提下,提高能源利用率。顯然,解決這些問題的關(guān)鍵在于更精確地掌握質(zhì)子交換膜燃料電池機理以求優(yōu)化并控制其適應(yīng)啟動、加速、巡航行駛、減速制動等多個運行狀態(tài)。

首先,基于燃料電池特性,我們研究了質(zhì)子交換膜燃料電池方針數(shù)學(xué)模型。然后,對系統(tǒng)特性做了一些介紹。

2. 燃料電池模型

基于系統(tǒng)特性, 我們開發(fā)了質(zhì)子交換膜燃料電池堆瞬態(tài)模型。質(zhì)子交換膜燃料電池堆瞬態(tài)模型包括6個部分:陰極質(zhì)量流模型、陽極質(zhì)量流模型、膜的水含模型、燃料電池堆電壓模型、陽極氣體擴散層模型、陰極氣體擴散層模型[3]。表1表示仿真中用到的重要參數(shù)。

3. 實驗研究及系統(tǒng)特性

為了提高仿真精度,做了一些實驗研究。本實驗包括三個控制部分:第一為電化學(xué)反應(yīng)部分,包括氧氣量以及壓力等;第二為可變電容的控制,管理水的產(chǎn)量:第三為控制冷卻葉片,管理燃料電池系統(tǒng)溫度。一個燃料電池的功率為1.2KW, 工作電壓在22和50 V之間變化。初始的電壓來至蓄電池。試驗中觀察的參數(shù)是燃料電池堆電流和電壓。

燃料電池堆電壓模型代表著燃料電池堆特性,因此被用于測量參數(shù)。如圖1和圖2所示,基于實驗數(shù)據(jù)驗證了模型精度。

4. 結(jié)論

本文簡單介紹了質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng),并對仿真模型做了詳細的介紹。基于仿真模型,本文對系統(tǒng)特性做了一些介紹。基于仿真模型可以進一步了解質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)特性。

參考文獻

[1] 陳全世, 仇斌, 謝起成等, 燃料電池電動汽車[M], 北京: 清華大學(xué)出版社, 2005.

[2] 葛善海, 農(nóng)寶廉, 徐洪峰, 質(zhì)子交換膜燃料電池水傳遞模型[J], 化工學(xué)報, 1999, 50(1): 39-48.

[3] Xuan D. J., Li Z. Z., Kim J. W., Kim Y. B., Optimal operating points of PEM fuel cell stack model with a RSM[J], Journal of Mechanical Science and Technology, 2009, 23(3): 717-728.endprint