能源緊缺與環(huán)境污染已成為人類社會(huì)亟待解決的兩大議題。質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）及釩液流電池以能量轉(zhuǎn)換效率高、對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn)成為目前燃料電池領(lǐng)域備受青睞的兩類產(chǎn)品。但這兩類燃料電池也存在非線性、強(qiáng)耦合性及大滯后性等特點(diǎn),對(duì)其大規(guī)模商業(yè)化造成了較大的阻礙,故十分有必要針對(duì)這兩類燃料電池的輸出特性開展深入研究,以期提高電池的性能,從而推動(dòng)其商業(yè)化進(jìn)程,使之能夠更好地助力人類社會(huì)發(fā)展。本文首先介紹了PEMFC的結(jié)構(gòu)及工作特點(diǎn),依據(jù)電化學(xué)熱力學(xué)和電極過程動(dòng)力學(xué)原理對(duì)PEMFC的輸出特性展開了分析,從水-熱平衡管理的角度對(duì)PEMFC輸出性能的重要影響加以討論,并分析了釩液流電池的工作原理和特點(diǎn)。對(duì)這兩類燃料電池進(jìn)行建模與仿真分析,有利于后續(xù)對(duì)其輸出特性進(jìn)行深入分析和控制策略優(yōu)化。本文以PEMFC的機(jī)理模型為基礎(chǔ),建立了包含電壓輸出模型、熱力學(xué)模型以及氣體分壓模型的PEMFC單電池動(dòng)態(tài)模型,并基于Matlab/Simulink平臺(tái)進(jìn)行了負(fù)載階躍變化情況下的動(dòng)態(tài)特性仿真。依據(jù)釩液流電池的開路電壓模型、歐姆內(nèi)阻模型與極化過電勢(shì)模型搭建了基于Matlab/Simulink平臺(tái)的釩液流單電池模型,進(jìn)... 

【文章來源】：西南交通大學(xué)四川省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 燃料電池的發(fā)展歷程
    1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 釩液流電池電解液流速控制策略研究現(xiàn)狀
        1.3.2 質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)輸出特性研究現(xiàn)狀
        1.3.3 燃料電池系統(tǒng)模型研究現(xiàn)狀
    1.4 本論文研究意義及主要工作
第2章 燃料電池輸出特性研究
    2.1 PEMFC工作原理概述
    2.2 PEMFC輸出特性研究
        2.2.1 PEMFC電化學(xué)熱力學(xué)
        2.2.2 PEMFC電極過程動(dòng)力學(xué)
    2.3 水-熱管理對(duì)PEMFC輸出特性的影響
        2.3.1 水平衡管理對(duì)PEMFC輸出特性的影響
        2.3.2 熱平衡管理對(duì)PEMFC輸出特性的影響
    2.4 釩液流電池工作原理概述
    2.5 本章小結(jié)
第3章 燃料電池建模與仿真分析
    3.1 PEMFC動(dòng)態(tài)建模
        3.1.1 PEMFC電壓動(dòng)態(tài)模型
        3.1.2 PEMFC熱力學(xué)動(dòng)態(tài)模型
        3.1.3 PEMFC氣體分壓動(dòng)態(tài)模型
    3.2 PEMFC系統(tǒng)SIMULINK建模與仿真
    3.3 釩液流電池建模
        3.3.1 釩液流電池開路電壓模型
        3.3.2 釩液流電池歐姆內(nèi)阻模型
        3.3.3 釩液流電池極化過電勢(shì)模型
    3.4 釩液流電池SIMULINK建模與仿真
    3.5 本章小結(jié)
第4章 釩液流電池電解液流速控制策略研究
    4.1 原理分析
    4.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與方案
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)方案
    4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
        4.3.1 釩液流單電池荷電狀態(tài)校驗(yàn)
        4.3.2 脈動(dòng)供液下釩液流電池的響應(yīng)
        4.3.3 脈動(dòng)供液控制策略影響的分析
    4.4 電解液流速對(duì)電池性能的影響與分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 多方向空氣流動(dòng)對(duì)PEMFC輸出特性影響的實(shí)驗(yàn)研究
    5.1 PEMFC陰極風(fēng)扇系統(tǒng)分析
    5.2 理論分析
    5.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試
        5.3.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置
        5.3.2 多流向空氣流速的測(cè)試
        5.3.3 實(shí)驗(yàn)方案
    5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
        5.4.1 不同工況下空氣流速的分布
        5.4.2 側(cè)面開口寬度對(duì)PEMFC溫度與輸出性能的影響
        5.4.3 風(fēng)扇工作電壓對(duì)PEMFC溫度與輸出性能的影響
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]空冷型PEMFC電堆陰極風(fēng)扇系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與模擬[J]. 卜慶元,李奇,陳維榮,陳冬浩,韓明.  化工學(xué)報(bào). 2015(10)
[2]全釩液流電池用離子交換膜的研究進(jìn)展[J]. 李彥,徐銅文.  化工學(xué)報(bào). 2015(09)
[3]全釩液流電池技術(shù)最新研究進(jìn)展[J]. 張華民,王曉麗.  儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù). 2013(03)
[4]質(zhì)子交換膜燃料電池陰極風(fēng)扇系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究[J]. 朱星光,賈秋紅,陳唐龍,韓明,鄧斌.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2013(11)
[5]質(zhì)子交換膜燃料電池綜合動(dòng)態(tài)模型分析[J]. 陳維榮,張瀚月,李奇.  西南交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(06)
[6]質(zhì)子交換膜燃料電池的脈動(dòng)進(jìn)氫實(shí)驗(yàn)[J]. 汪小姍,張錦芳,張財(cái)智,韓明.  化工學(xué)報(bào). 2012(01)
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[8]空冷型質(zhì)子交換膜燃料電池堆最優(yōu)性能輸出控制[J]. 衛(wèi)東,鄭東,褚磊民.  化工學(xué)報(bào). 2010(05)
[9]質(zhì)子交換膜燃料電池動(dòng)態(tài)特性建模及其控制[J]. 李奇,陳維榮,賈俊波,湛耀添,韓明.  西南交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2009(04)
[10]質(zhì)子交換膜燃料電池動(dòng)態(tài)響應(yīng)建模與仿真研究[J]. 李奇,陳維榮,賈俊波,湛耀添,韓明.  系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào). 2009(11)

博士論文
[1]質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)建模及其控制方法研究[D]. 李奇.西南交通大學(xué) 2011
[2]質(zhì)子交換膜燃料電池水管理的實(shí)驗(yàn)與模擬[D]. 陳士忠.大連理工大學(xué) 2010

碩士論文
[1]水冷型質(zhì)子交換膜燃料電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)研究[D]. 趙興強(qiáng).西南交通大學(xué) 2015
[2]自增濕陰極開放式PEMFC輸出特性實(shí)驗(yàn)分析及動(dòng)態(tài)建模[D]. 趙思臣.西南交通大學(xué) 2014
[3]燃料電池溫度控制研究[D]. 李潔.武漢理工大學(xué) 2014
[4]全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)仿真建模及其應(yīng)用研究[D]. 尹麗.湖南大學(xué) 2014
[5]質(zhì)子交換膜燃料電池供氣系統(tǒng)控制策略研究[D]. 張浩琛.蘭州理工大學(xué) 2013
[6]質(zhì)子交換膜燃料電池控制策略研究[D]. 朱星光.西南交通大學(xué) 2013
[7]新型釩液流電池高可靠性監(jiān)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D]. 崔玉書.華北電力大學(xué) 2013
[8]電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰電池散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與冷卻系統(tǒng)仿真[D]. 錢舜田.浙江工業(yè)大學(xué) 2013
[9]PEMFC最大功率跟蹤研究[D]. 汪小姍.西南交通大學(xué) 2012
[10]質(zhì)子交換膜燃料電池水熱管理系統(tǒng)模擬研究[D]. 劉小波.華南理工大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3038927