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車用質子交換膜燃料電池系統(tǒng)的起動分析
燃料電池被認為是未來電力供應系統(tǒng)之一。聚合物電解質膜燃料電池(PEMFC)的工作溫度相對較低、起動迅速、功率密度和效率高、系統(tǒng)的魯棒性好、抗腐蝕性強等特點,其被廣泛應用于移動燃料電池領域。
提出了一個包含所有必要組件的完整燃料電池系統(tǒng)的動態(tài)模型,目的是設計并驗證一個控制系統(tǒng),以預測工作條件發(fā)生變化(如起動)時PEMFC系統(tǒng)的動態(tài)性能。所提出模型的系統(tǒng)響應考慮了燃料電池組的熱變化,以及燃料電池的電化學、水滲透、質量、能量平衡等因素。該系統(tǒng)的模擬結果與該燃料電池制造商提供的參數(shù)吻合很好。結果顯示,在以較小的電流起動時,系統(tǒng)的效率和輸出電壓更高,但燃料電池組卻需要更多的時間實現(xiàn)穩(wěn)定工作狀態(tài)。同時,燃料電池溫度控制系統(tǒng)的反應速度會顯著影響燃料電池的穩(wěn)定性。當系統(tǒng)穩(wěn)定工作時,空氣散熱器在大電流時會消耗更多的能量,因此系統(tǒng)的效率將會降低。陰極腔入口水位足夠滿足循環(huán)燃料流的加濕,陰極腔出口處的液態(tài)水在高電流密度起動工況時有大幅度的提高。該模型可用于優(yōu)化和設計車用PEMFC。
刊名:International Journal of Green Energy(英)
刊期:2014年第11期
作者:Abid Rabbani et al
編譯:何云廷