计及环境条件的空冷自增湿燃料电池输出特性研究

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1、国内图书分类号：TPl8。TM91l国际图书分类号：621．3西南交通大学研究生学位论文密级：公开年姓申请学位级别王堂亟±专业电左丕统区基自动丝指导老师陈维苤塾握二零一四年五月ClassifiedIndex：TP18，TM91U．D．C：621．3SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESTARCH0INPERFORMANCEOFAIR．COOLEDPEMFCUNDERDIFFERENTENVIRONMENTALCONDITIONSGrade：201lCandidate：HaidanQueAcademicDegree

2、Appliedfor：MasterSpeciality：PowerSystemandItsAutomationSupervisor：Prof．WeirongChen西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密团，使用本授权书。(请在以上方框内打‘·√”)学位论

3、文作者签名：朗者舟日期：2移／乒、西、f移指导剖磁各依日期：加f甲．睢7卟j西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：搭建空冷自增湿燃料电池测试系统，通过实验测试和Ansys／Fluent仿真分析空气正向流动和反向流动的差别，并确定了正确的空气流动方向。利用TH．300环境温湿度试验箱模拟不同的环境温度和湿度，测试了不同的环境条件对燃料电池输出性能以及最佳工作温度点的影响，得到了以电堆最佳工作温度点为因变量，环境温湿度和工作电流为自变量的规律性公式，最终再次利用实验的方法对该公式进行验证，证明了该公式的有效性，为下一步的控制工

4、作奠定了基础。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：闺寿丹日期：2口，牛、心、倍西南交通大学硕士研究生学位论文第l页摘要质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种新型的电化学发电装置，它打破了传统的发电模式，直接将贮存在燃料和氧化剂中的化学能通过燃料电池中的电化学反应高效、环保地转化为电能。其应用范围广泛，其中空冷型PEM

5、FC主要用在小功率需求场合，这样的系统追求最简化。同时又正是因为这样简单的系统，使得它对外界环境的变化非常敏感，环境温度和湿度的变化会对其输出性能和最佳工作温度点产生明显的影响。本文主要研究计及环境条件的空冷自增湿燃料电池的控制策略，主要研究成果如下：(1)搭建空冷PEMFC测试系统，对比分析两种不同的空气流向下燃料电池整体输出以及各单电池输出情况，得到燃料电池工作时的正确空气流向，并利用仿真分析验证。空冷燃料电池在正确的空气流向下工作时其单电池均匀性有明显的提升，这对延长电堆的寿命非常有利。(2)利用环境实验箱模拟不同的环境条件，借助电子负载设置不同的电堆工作电流，并

6、选取若干组不同的环境温湿度点进行测试，得到一系列测试点下电堆输出电压随电堆温度变化的曲线图，以及各个测试点的最佳工作温度点。结果表明，环境温度和湿度的变化对电堆的输出电压以及最佳的工作温度点均有影响。(3)根据各个实验条件及所得的实验结果，利用多元回归拟合得到以电堆最佳工作温度为因变量，以环境温湿度和电堆工作电流为自变量的经验公式。利用所得的公式对电堆最佳工作温度点随环境变化而变化的规律进行探讨，最后通过实验验证该公式的有效性。这一经验公式的得出为下一步的控制工作奠定了良好的基础。论文的研究结果对于延长空冷PEMFC的使用寿命具有一定的意义，所得到的经验公式对方便人们在

7、不同的环境条件下得到电堆的最优输出具有一定的实际意义，并对下一步电堆的最优控制提供了有力的参考。关键词：空冷PEMFC；空气流向；环境温度；环境湿度：最佳工作温度西南交通大学硕士研究生学位论文第1l页AbstractProtonexchangemembranefuelcell(PEMFC)isanovelelectrochemicalpowergenerationdevice，whichbreaksthetraditionalmodesofgeneration．Theenergyinthefuelandtheoxidantcanbedir