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車用質(zhì)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(yīng)系統(tǒng)之一。聚合物電解質(zhì)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(yīng)用于移動燃料電池領(lǐng)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(shè)計并驗證一個控制系統(tǒng)，以預(yù)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(yīng)考慮了燃料電池組的熱變化，以及燃料電池的電化學(xué)、水滲透、質(zhì)量、能量平衡等因素。該系統(tǒng)的模擬結(jié)果與該燃料電池制造商提供的參數(shù)吻合很好。結(jié)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(yīng)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(shè)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