燃料電池作為一種全新、高效、清潔的能量轉(zhuǎn)換發(fā)電方式,對解決能源短缺和環(huán)境污染兩大世界難題具有重要的意義,在小型基站、電動汽車、移動式電源、航空航天技術(shù)等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。目前市場對電池理論輸出特性的精確度和冷卻系統(tǒng)的散熱能力都提出了更高的要求,在準確把握單電池輸出特性的基礎(chǔ)上,對冷卻系統(tǒng)尤其是冷卻流道進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,能夠延長燃料電池的使用壽命,提高凈輸出功率。2 kW燃料電池具有體積小、啟動迅速、常溫常壓下工作、比功率大等優(yōu)點,應(yīng)用在便攜式電源上具有明顯的優(yōu)勢。文章在以下方面開展了相應(yīng)的工作:(1)從熱力學角度分析單電池的最高輸出電壓,并分別研究了活化極化、歐姆極化、濃差極化導致的電壓損失,同時用MATLAB針對單電池輸出電壓與電流的關(guān)系、輸出功率與電流的關(guān)系進行建模。(2)在小尺寸冷板上對冷卻流道進行優(yōu)化,并用CFX模擬冷卻水流動及傳熱過程,分析了不同流速下冷卻板表面最高溫度、最大溫差以及流道進出口壓降。同時匹配了相應(yīng)尺寸的平行流換熱器。(3)搭建了2 kW燃料電池冷卻性能測試實驗臺,對數(shù)據(jù)進行采集分析。(4)仿真及實驗研究結(jié)果表明進口位置呈上下布置且彎道處采用90°圓弧形的流道...

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 輸出特性研究現(xiàn)狀
        1.2.2 電堆冷卻系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第二章 單電池輸出特性的研究
    2.1 電化學反應(yīng)下的理論電壓
    2.2 活化極化
    2.3 歐姆極化
    2.4 濃差極化
    2.5 MATLAB數(shù)學建模
    2.6 本章小結(jié)
第三章 2kW燃料電池冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化
    3.1 冷卻流道結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    3.2 CFX軟件及有限容積法介紹
    3.3 CFX仿真分析
        3.3.1 數(shù)學模型及前處理
        3.3.2 邊界條件
        3.3.3 仿真結(jié)果及分析
    3.4 平行流換熱器匹配
        3.4.1 確定換熱量及冷卻液流量
        3.4.2 結(jié)構(gòu)規(guī)劃
    3.5 本章小結(jié)
第四章 實驗系統(tǒng)設(shè)計
    4.1 實驗平臺設(shè)計
    4.2 實驗系統(tǒng)選型
    4.3 實驗控制系統(tǒng)
    4.4 實驗數(shù)據(jù)處理
    4.5 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻
附錄1
攻讀碩士學位期間的學術(shù)活動及成果



本文編號：3775923