質子交換膜燃料電池（PEMFC）作為一種高效、清潔的能源設備,在航空航天、運載交通和便攜移動設備等諸多領域具有良好的應用前景。電堆的結構設計、封裝方式以及服役中的工況條件都會影響電堆組件的受力狀況,進而影響電堆性能。本文以PEMFC電堆為研究對象,利用數(shù)值仿真方法進行了結構性能分析與優(yōu)化設計。第一章綜述了國內外相關研究現(xiàn)狀,并詳細論述了動載荷、封裝力和可靠性等電堆結構設計中的關鍵問題。之后從以下幾方面介紹研究內容:第二章介紹了動載荷作用下的車用電堆的結構響應和疲勞損傷分析。針對目前大型電堆的動力學仿真研究的不足,首先開展了電堆振動模態(tài)的有限元分析,包括識別電堆主要參與模態(tài),預測電堆在不同頻率和方向振動載荷作用下的力學響應,并且討論了螺栓分布和封裝力大小對電堆振動模態(tài)的影響。隨后在電堆隨機振動載荷響應的有限元分析中,依據(jù)Miner損傷理論評估了電堆組件的疲勞損傷。從疲勞壽命云圖可以發(fā)現(xiàn),螺栓與螺母連接區(qū)域以及密封件和PEM的外邊緣區(qū)域的壽命較短。這說明電堆在服役過程中可能出現(xiàn)螺栓松動、泄漏率上升以及有效電極反應面積減小而導致的性能衰退問題。最后研究了電堆在沖擊載荷作用下的力學響應,采用均... 

【文章頁數(shù)】：154 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１各類型的燃料電池［３，４］??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｕｍｍａｒｙ?ｏｆ?ｆｕｅｌ?ｃｅｌｌ?ｔｙｐｅｓ?［３，４］??

圖１．２?ＰＥＭＦＣ電堆的結構示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ａ?ＰＥＭＦＣ?ｓｔａｃｋ??

圖１．４?ＰＥＭＦＣ工作原理示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＰＥＭＦＣ?ｗｏｒｋｉｎｇ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ??


本文編號：3688391