自增湿阴极开放式PEMFC控制系统设计及实验研究

发布时间：2024-03-19 04:23

　　能源危机和环境问题是21世纪人类面临的两大全球性难题,燃料电池作为一种高效、环境友好的发电装置,越来越多地受到各国政府和科研机构的重视。在众多类型的燃料电池中,质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)因其工作温度低、能量转换效率高和易于操作等优点,越来越多的被应用于交通、军事、航天及便携式移动电源等领域。本文设计并实现了基于混合信号微控制器的自增湿阴极开放式PEMFC控制系统,详细阐述了系统硬件及软件设计过程。系统从电池阳极排气装置和阴极散热风扇入手,实现了阳极手动排气、周期排气、安时积分排气以及电堆工作温度控制等多种功能,并最大限度保证了PEMFC系统运行参数的可调性,对维护PEMFC内部良好水热平衡状态具有重要意义。此外,还设计并实现了基于数据采集硬件模块和LabVIEW软件的PEMFC电堆单电池电压巡检系统,实现了对单电池电压数据的实时检测、显示及存储。系统实时性强,准确度高,可保障PEMFC电堆的安全稳定运行。利用自主设计的PEMFC控制系统及单电池电压巡检系统,针对实验室自制的自增湿阴极开放式PEMFC电堆开展了一...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 质子交换膜燃料电池基本理论
    2.1 PEMFC工作原理概述
    2.2 PEMFC相关工作特性
        2.2.1 PEMFC水管理
        2.2.2 PEMFC温度特性
        2.2.3 PEMFC模块特性
    2.3 自增湿阴极开放式PEMFC
        2.3.1 自增湿操作
        2.3.2 阴极开放式PEMFC
    2.4 本章小结
第3章 自增湿阴极开放式PEMFC控制及巡检系统设计
    3.1 自增湿阴极开放式PEMFC控制系统设计
        3.1.1 系统方案
        3.1.2 控制系统硬件设计
        3.1.3 控制系统软件开发
    3.2 PEMFC单电池电压巡检系统开发
        3.2.1 系统方案
        3.2.2 系统硬件设计
        3.2.3 系统上位机软件开发
        3.2.4 系统上位机界面设计
    3.3 本章小结
第4章 PEMFC输出性能实验研究
    4.1 PEMFC阳极排气方式实验研究
        4.1.1 实验系统及方案
        4.1.2 实验结果与分析
    4.2 PEMFC温度控制实验研究
        4.2.1 实验系统及方案
        4.2.2 实验结果与分析
    4.3 PEMFC单电池电压巡检实验
        4.3.1 实验系统及方案
        4.3.2 实验结果与分析
    4.4 本章小结
第5章 PEMFC输出特性建模及仿真分析
    5.1 PEMFC数学模型
        5.1.1 电化学模型
        5.1.2 气体分压模型
    5.2 仿真平台建立
    5.3 仿真结果分析
        5.3.1 负载阶跃响应分析
        5.3.2 温度对电堆输出性能影响分析
    5.4 本章小结
结论与展望
致谢
参考文献
附录
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果



本文编号：3932322