【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(dòng)速度快、能量效率高、動(dòng)態(tài)性能優(yōu)越、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn),逐漸引起了人們的廣泛關(guān)注,并且是未來新能源應(yīng)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(yīng)用,影響電堆性能和使用壽命的因素眾多,其中電堆運(yùn)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(dǎo)致Pt顆粒在電解質(zhì)中溶解,嚴(yán)重影響膜電極的催化性能。因此,本文針對(duì)大功率水冷型燃料電池運(yùn)行過程中出現(xiàn)的高電位進(jìn)行研究對(duì)于延長(zhǎng)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(yùn)行所需的輔機(jī)環(huán)境,設(shè)計(jì)和搭建了多功能PEMFC測(cè)試平臺(tái),詳細(xì)介紹了平臺(tái)系統(tǒng)的各個(gè)子結(jié)構(gòu)并對(duì)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行了選型;根據(jù)燃料電池電堆啟動(dòng)、自動(dòng)運(yùn)行以及停機(jī)流程,以USB7635BD數(shù)據(jù)采集卡作為通信樞紐,基于LabVIEW編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)了測(cè)試平臺(tái)的控制軟件,通過上位機(jī)實(shí)現(xiàn)測(cè)試所需各種操作參數(shù)的設(shè)置,以及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電堆的運(yùn)行狀態(tài)。其次,對(duì)最容易出現(xiàn)高電位的啟動(dòng)和停機(jī)工況進(jìn)行了詳細(xì)研究,分析了啟動(dòng)和停機(jī)導(dǎo)致電堆性能衰減的根本原因,并且對(duì)本文所用的大功率水冷型燃料電池進(jìn)行啟動(dòng)和停機(jī)實(shí)驗(yàn)研究,提出適合的啟動(dòng)和停機(jī)策略來限制出現(xiàn)的高電位,極大的減少啟動(dòng)和停機(jī)對(duì)電堆性能的損害。最后,針對(duì)大功率水冷型燃料電池系統(tǒng)在一系列完整工況運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的高電位,以及停機(jī)時(shí)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(hù)電阻。該控制策略可在啟動(dòng)時(shí)使電堆快速度過高電位階段,停機(jī)時(shí)迅速均勻的消耗殘余氣體,并且在低負(fù)載輸出時(shí),可明顯延長(zhǎng)電堆的低載運(yùn)行時(shí)間,減少不必要的啟停次數(shù)。在車載燃料電池系統(tǒng)輔機(jī)環(huán)境已經(jīng)非常冗余的情況下,該研究可以簡(jiǎn)單有效的解決電堆運(yùn)行過程中出現(xiàn)的高電位問題,對(duì)于實(shí)際應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM911.4

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

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

本文編號(hào)：2733656