一种改进的质子交换膜燃料电池系统动态模型.pdf

第 43卷第 6期 同济 大 学 学 报(自然 科 学 版) Vo1．43No．6 2015年 6月 JOURNALOFTONGJIUNIVERSITY(NATURALSCIENCE) Jun 2015 文章编号 ：0253．374X(2015)06—0882—06 DOI：10．11908／j．issn．0253—374x．2015．06．012 一 种改进的质子交换膜燃料 电池系统动态模型 周 苏 。，高昆鹏 ，支雪磊 (1|同济大学汽车学院，上海 201804；2．同济大学 中德学院，上海 200092；3．同济大学 浙江学院，浙江 嘉兴 314051) 摘要：在已有的质子交换膜燃料电池系统模型基础上添加气 质子 交 换膜燃 料 电池 (proton exchange 体扩散层模型和膜电极组件动态模型，研究膜中水含量的动 membranefuelcell，PEMFC)系统主要 由电堆及其 态特性．仿真结果表明，系统动态模型改进之后其输出性能 辅助部件组成L1]，是未来可用于车辆动力和固定 电 与实验值误差较小，能够反映外部操作条件变化对电池内部 站的一种清洁发电装置．由于质子交换膜内水含量 电化学反应和物料传递过程的影响，膜中水含量和输出性能 对质子传导能力和电堆寿命有较大影响，而 目前的 的动态响应过程更加接近实际情况，相关信息可用于间接控 传感器技术不易在系统运行时动态获取膜 中水含 制膜中水含量和优化系统． 量，难 以实现膜 中水含量的实时控制，所 以PEMFC 关键词：质子交换膜燃料电池；膜中水含量；动态模型；操 商业化应用依然存在一些瓶颈． 作条件 Janssen等_2]和 Springer等E33研究了质子交换 中图分类号：TP15 文献标志码： 膜中水迁移机理和电渗拉力系数对膜中水迁移的影 响．Okada等l4]和Chen等[]分别研究了膜中水迁移 An Improved Dynamic Model for Proton 特性并分析了主要影响因素．Pukrushpan等r6]针对 ExchangeMembraneFuelCellSystems 车用 75kw 级PEMFC系统建立了动态模型，该模 ZI-IOUSu’。w．GAOKunpeng ．ZHIXuelei 型包括空压机、进气歧管等主要部件．国内周苏等较 (1．CollegeofAutomotive Studies，Ton~iUniversity，Shanghai 早将 3步催化反应机理和膜中水含量动态模型应用 201804， China； 2． Sino-German Postgraduate School， Tongji 于PEMFC 电堆建模，取得了较为满意的仿真结 University，Shanghai200092，China；3．ZhejiangCollege，Ton~i 果[7 ；2013年建立 了车用 45kW 级 PEMFC发动 University，Jiaxing314051，China)