质子交换膜燃料电池得建模和仿真

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2、dSimulationofProtonExchangeMembraneFuelCellCandidate：Supervisor：School：DateofDefence：Degree-Conferring—Institution：LiuHeProf．BaiYanSch001ofNorthChinaElectricPowerUniversityMarch，201NorthChinaElectricPowerUniversity华北电力大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《质子交换膜燃料电池的建模

3、与仿真》，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人己发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：日期：少7乙年乡月，罗日华北电力大学硕士学位论文使用授权书《质子交换膜燃料电池的建模与仿真》系本人在华北电力大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归华北电力大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解华北电

4、力大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权华北电力大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于(请在以上相应方框内打“√”)：保密口，在年解密后适用本授权书不保密口作者签名：导师签名：、7洲协／I、乞，煳日期：2刀／乙年弓月日期：力湃乡月／f釉可日华北lU力人学硕I：学位论文摘要燃料电池具有高效、清洁和环保等特点，被认为是21世纪的绿色环保能源。目前，燃料电池，特别是质子交换膜燃料电池已经大量应用到

5、人类的生产生活中。研究人员对燃料电池做了大量的研究，本文在学习前人成果的基础上，在考虑了水蒸气压力对燃料电池的影响的情况下，对质子交换膜燃料电池进行建模、仿真和比较分析。本文主要研究内容如下：首先，本文介绍质子交换膜燃料电池的一些背景知识，包括燃料电池的原理、分类以及研究现状等。其次，本文介绍燃料电池的经验模型和机理模型。经验模型主要是依靠经验通过表现出来的伏安曲线拟合出数学公式进行建模，而机理模型主要依靠的是电化学、质量守恒、能量守恒等定律来建模。本文基于Simulink平台分别对燃料电池的经验模型、电化学模型和动态模

6、型进行仿真，对比分析了仿真结果。经验模型能够很好的反应燃料电池电流密度与电池电压的关系，模型中的各参数能够具有物理意义，模型使用方便；电化学模型能够充分揭示PEMFC工作时的物理过程，仿真曲线充分反应了活化极化作用、浓度极化作用和欧姆极化作用对PEMFC输出电压的影响；动态模型是在电化学模型的基础上改进而得，能够更好的反应PEMFC的动态特性，更接近电池实际工作状态，对PEMFC性能的分析具有更好的指导作用。最后，本文介绍了质子交换膜燃料电池的气体流量模型。气体流量模型是根据质量守恒定律和理想气体方程对其建模。本文在前人

7、小信号模型的基础上，考虑到气体压力的瞬间变化对燃料电池的影响，对其建模并在线性化后进行仿真分析。改进模型的曲线更接近燃料电池实际输出的情况。关键词：质子交换膜燃料电池；机理模型；流场模型；动态模型；Simulink仿真；线性化方法4静北IU力人学坝fj学位论文皇!曼曼曼曼蔓曼曼曼曼皇曼曼曼曼曼曼舅曼曼曼曼皇皇曼曼皇曼曼曼曼!曼曼!曼曼曼曼曼寰曼曼曼曼曼寰曼!曼鼍!曼舅舅曼曼!曼曼皇蔓AbstractThefuelcellswiththefeaturesofemcient，cleanandenvironmentalfrie

8、ndliness．areconsideredtobethegreenenergyofthe21stcentury．．Currently，fuelcells，especiallyprotonexchangemembranefuelcells(PEMFC)havealargenumberofapplicationswit