基于PCB法的电流密度分布测量装置设计

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1、基于PCB法的电流密度分布测量装置设计Designofaprintedcircuitboardtomeasurefuelcell’scurrentdensitydistribution(申请清华大学工学硕士学位论文)培养单位：汽车工程系学科：动力工程及工程热物理研究生：倪林轩指导教师:张剑波教授二○一六年六月关于论文使用授权的说明本人完全了解清华大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅；学校可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存该

2、论文。(涉密的学位论文在解密后应遵守此规定)签名：导师签名：日期：_______摘要摘要电流密度分布测量实验装置是一种非常有效了解燃料电池内部信息的方法，它能够对电池操作条件、材料选择以及结构参数给出评价。在众多测量方法中，根据原理可以分为两大类，第一类是侵入型方法，这种方法需要对燃料电池进行分割，其中每个分块之间绝缘，通过测量各个分块上的电流，平均后来得到电流密度分布。另一种方法非侵入型方法，通过测量燃料电池外部磁场来重构电池内部的电流分布。本文采用侵入型方法中的印刷电路板（PrintedCircuitBo

3、ard）法来设计电流密度分布测量实验装置，设计的PCB板通过采用电阻网络的原理，通过插入在阳极的集流体和分割后的双极板之间来进行测量。同时测量系统能够实现与NI仪器相连来进行控制关键词：质子交换膜燃料电池PEMFC电流密度分布印刷电路板法电池分割IAbstractAbstractThecurrentdensitydistributionmeasurementisapowerfultechniquetoanalyzethelocalconditionsinsideanoperatingpolymerelectr

4、olytemembranefuelcell.Thereareseveralmethodstoperformthismeasurementwhichcanberoughlydividedintotwogroups.Thefirstgroupisinvasiveinwhichthefuelcellhastobesegmented.Foreachisolatedsegmentthecurrentdensityismeasuredandthecurrentdensitydistributionisgeneratedb

5、ymergingthecurrentdensityofallsegments.Thesecondmethodisnon-invasive.Here,themagneticfieldgeneratedbythecurrentdistributionismeasuredatadequatepositionsaroundthefuelcellandthecurrentdensitydistributioncanbecalculatedbyusinganinvertedMaxwellequation.Theobjec

6、tiveofthisthesisistodesignaninvasivecurrentdensitydistributionmeasurementset-upbasedonaprintedcircuitboardapproach.Theusedprintedcircuitboardmeasurementtechniquerealizesthecurrentdensitydistributionmeasurementfunctionwithashuntresistancemethodwhileassuringc

7、ompatibilitywiththeavailablePEMFCfuelcellsystem.TheprintedcircuitboardissandwichedbetweenthecurrentcollectorandthesegmentedbipolarplateattheanodesideofthePEMFC.Themeasurementset-upisprogrammedandcontrollerwithaNationalInstrumentsevaluationelectronicssystem.

8、Keywords:polymerelectrolytemembranefuelcell,currentdensitydistribution,printedcircuitboard,segmentedfuelcellIIContentsContentsCHAPTER1INTRODUCTION.......................................................