發(fā)布時間：2020-06-29 08:29

【摘要】：質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)由于具有工作溫度低、噪聲小、功率密度高、啟動速度快、能量效率高、動態(tài)性能優(yōu)越、環(huán)境友好等優(yōu)點,逐漸引起了人們的廣泛關(guān)注,并且是未來新能源應用的重要方向。在PEMFC高速發(fā)展并逐步商業(yè)化的今天,PEMFC電堆的性能和使用壽命阻礙著其大規(guī)模應用,影響電堆性能和使用壽命的因素眾多,其中電堆運行過程中出現(xiàn)的高電位是造成電堆性能衰減的主要因素。在高電位存在的條件下,碳載體材料容易被氧化腐蝕,生成C02、CO等氣體,從而減弱Pt顆粒與碳載體的結(jié)合力,使得Pt顆粒脫落,最終導致Pt顆粒在電解質(zhì)中溶解,嚴重影響膜電極的催化性能。因此,本文針對大功率水冷型燃料電池運行過程中出現(xiàn)的高電位進行研究對于延長電堆的使用壽命具有重要意義。本文首先基于大功率水冷型燃料電池穩(wěn)定運行所需的輔機環(huán)境,設(shè)計和搭建了多功能PEMFC測試平臺,詳細介紹了平臺系統(tǒng)的各個子結(jié)構(gòu)并對關(guān)鍵設(shè)備進行了選型;根據(jù)燃料電池電堆啟動、自動運行以及停機流程,以USB7635BD數(shù)據(jù)采集卡作為通信樞紐,基于LabVIEW編程語言設(shè)計了測試平臺的控制軟件,通過上位機實現(xiàn)測試所需各種操作參數(shù)的設(shè)置,以及實時監(jiān)測電堆的運行狀態(tài)。其次,對最容易出現(xiàn)高電位的啟動和停機工況進行了詳細研究,分析了啟動和停機導致電堆性能衰減的根本原因,并且對本文所用的大功率水冷型燃料電池進行啟動和停機實驗研究,提出適合的啟動和停機策略來限制出現(xiàn)的高電位,極大的減少啟動和停機對電堆性能的損害。最后,針對大功率水冷型燃料電池系統(tǒng)在一系列完整工況運行時出現(xiàn)的高電位,以及停機時殘余氣體的均勻消耗等問題,創(chuàng)新性的提出將電熱絲放置在冷卻水支路水箱中,將此電熱絲作為保護電阻。該控制策略可在啟動時使電堆快速度過高電位階段,停機時迅速均勻的消耗殘余氣體,并且在低負載輸出時,可明顯延長電堆的低載運行時間,減少不必要的啟停次數(shù)。在車載燃料電池系統(tǒng)輔機環(huán)境已經(jīng)非常冗余的情況下,該研究可以簡單有效的解決電堆運行過程中出現(xiàn)的高電位問題,對于實際應用具有重要的指導意義。
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM911.4

【引證文獻】

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 史志恒;基于LTC6811的燃料電池檢測系統(tǒng)設(shè)計[D];大連交通大學;2018年

本文編號：2733656