能源危機(jī)和環(huán)境問題困擾著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)具有能量密度高、操作溫度低、啟動速度快和工作壽命長等優(yōu)點(diǎn),是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的設(shè)備,燃料為氫氣,氧化劑為空氣,通過電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能,具有廣闊的應(yīng)用前景。溫度是影響水冷PEMFC系統(tǒng)輸出性能的關(guān)鍵參數(shù),一個合理的熱管理系統(tǒng)可以保證系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)和動態(tài)變載下溫度的穩(wěn)定,能夠提高燃料電池系統(tǒng)性能,延長燃料電池的壽命。因此,對水冷型質(zhì)子交換膜燃料電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)進(jìn)行研究具有重要意義。本文首先從燃料電池溫度特性、電堆動態(tài)模型、熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和控制策略改進(jìn)等方面出發(fā),介紹了水冷型質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀,基于PEMFC的工作原理和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立了一個半機(jī)理半經(jīng)驗(yàn)的電堆動態(tài)模型,通過仿真與實(shí)驗(yàn)對比驗(yàn)證了該模型能夠較好地反應(yīng)燃料電池在動態(tài)變載下輸出電壓和功率的動態(tài)響應(yīng)特性,并基于電堆動態(tài)模型研究了燃料電池的溫度特性,分析電堆溫度變化對其輸出性能的影響。其次,明確水冷PEMFC熱管理系統(tǒng)的功能、目標(biāo)和控制要求,對水冷PEMFC系統(tǒng)產(chǎn)熱和散熱過程進(jìn)行熱值...

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 燃料電池溫度特性
        1.2.2 PEMFC動態(tài)模型
        1.2.3 PEMFC熱管理系統(tǒng)控制方法
    1.3 本文主要內(nèi)容
    1.4 本文結(jié)構(gòu)安排
第2章 質(zhì)子交換膜燃料電池動態(tài)模型
    2.1 引言
    2.2 質(zhì)子交換膜燃料電池工作原理
    2.3 質(zhì)子交換膜燃料電池動態(tài)模型建立
        2.3.1 電堆模型
        2.3.2 空氣供應(yīng)系統(tǒng)模型
    2.4 PEMFC動態(tài)響應(yīng)特性
    2.5 PEMFC溫度特性
    2.6 本章小結(jié)
第3章 質(zhì)子交換膜燃料電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)設(shè)計(jì)
    3.1 引言
    3.2 燃料電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)控制目標(biāo)
    3.3 燃料電池系統(tǒng)熱值分析
        3.3.1 燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)熱分析
        3.3.2 燃料電池系統(tǒng)散熱分析
    3.4 熱管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
    3.5 熱管理系統(tǒng)的控制策略
        3.5.1 傳統(tǒng)熱管理系統(tǒng)控制策略
        3.5.2 改進(jìn)熱管理系統(tǒng)控制策略
    3.6 本章小結(jié)
第4章 水冷型PEMFC熱管理系統(tǒng)平臺設(shè)計(jì)
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)平臺硬件設(shè)計(jì)
        4.2.1 控制和監(jiān)控系統(tǒng)
        4.2.2 加熱器
        4.2.3 散熱器
        4.2.4 循環(huán)水泵
        4.2.5 節(jié)溫器
    4.3 實(shí)驗(yàn)平臺軟件設(shè)計(jì)
        4.3.1 PLC軟件控制流程
        4.3.2 人機(jī)界面軟件設(shè)計(jì)
    4.4 OPC通訊技術(shù)在實(shí)驗(yàn)平臺中的應(yīng)用
    4.5 本章小結(jié)
第5章 水冷PEMFC熱管理系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)分析
    5.1 引言
    5.2 節(jié)溫器對熱管理系統(tǒng)的影響
        5.2.1 節(jié)溫器對熱管理系統(tǒng)影響分析
        5.2.2 節(jié)溫器一進(jìn)兩出時熱管理系統(tǒng)溫度變化
        5.2.3 節(jié)溫器兩進(jìn)一出時熱管理系統(tǒng)溫度變化
        5.2.4 兩種安裝方式溫度變化對比
    5.3 熱管理系統(tǒng)耦合性分析
    5.4 熱管理系統(tǒng)控制策略實(shí)驗(yàn)研究
        5.4.1 傳統(tǒng)溫度控制策略實(shí)驗(yàn)
        5.4.2 流量跟隨功率控制策略實(shí)驗(yàn)
        5.4.3 流量跟隨電流控制策略實(shí)驗(yàn)
        5.4.4 控制策略實(shí)驗(yàn)對比
    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



本文編號：3880435