不同进气湿度PEMFC动态响应分析

质子交换膜燃料电池(PEMFC)工作参数的影响最终要体现在对电池内传质过程的影响上。实验得到了在不同进气加湿程度下电池性能在启动工况中的变化,基于非稳态数学模型计算了不同阴极入口湿度下电池在负载渐变工况下膜内含水量和电流密度的瞬态响应,并与相应的实验工况进行了对比。     

质子交换膜燃料电池电流分布的动态响应

动态特性是理解质子交换膜燃料电池性能的重要参数之一.运用燃料电池测试系统、恒电流/恒电压多通道测试仪和燃料电池电流密度分布测试装置,试验测量了质子交换膜燃料电池在不同加湿温度、电池温度和压力下的电流分布动态响应和动态特性.研究发现:不同区域的局部电流达到新的平衡所需的时间不同;加湿温度变化时,不同区域的局部电流的变化趋...     

质子交换膜燃料电池动态特性数值分析

本文基于CFD手段计算分析了质子交换膜燃料电池在启动过程、负载突变两种工况下的动态响应特性,与实验结果进行了对比,分析了其影响因素.分析了燃料电池动态工况下膜内含水量、极板电流和阴极扩散层水饱和度三个参数在负载变化时的响应速度,认为膜内含水量、极板电流在2s左右即可达到平衡,而阴极扩散层水饱和度需较长时间才能达到平衡.     

质子交换膜燃料电池动态响应性能实验研究

本文实验研究了质子交换膜燃料电池负载变化时的动态性能,分析了氧气计量比流量和流场板结构的影响。结果表明,在本文的操作条件下,燃料电池动态响应能力的控制因素为质子交换膜水含量及液态水传递过程。随着氧气计量比流量的增加,电池性能及动态响应能力提高。采用不同流场板结构时,在输出电流较小的运行区间,平行流场板电池性能较好,随着平行流道数目减少,电池性能逐渐变差。     

PEM燃料电池内液态水和温度分布特性

水和热的管理对PEM燃料电池的性能具有决定性的作用.本文建立了一个两相流模型,对PEM燃料电池换质子交换膜和阴极中的水分和温度进行了模拟,分析了燃料电池阴极中液态水和质子交换膜中水分,以及阴极催化剂层和质子交换膜中温度的分布状态.模拟结果显示:升高加湿温度,电池阴极中的液态水和质子交换膜中的含水量显著增加;沿着气体流动方向,燃料电池内的温度降低,水分含量升高;从质子交换膜阳极侧到阴极催化剂层中,温度先升高,达到最大值后,渐渐降低.     

质子交换膜燃料电池低化学计量比的性能研究

以质子交换膜燃料电池实际应用为背景,研究了在反应物低化学计量比下,质子交换膜燃料电池不同温度、压力下的性能。得到了电池温度,压力对反应物化学计量比的影响。实验结果表明,反应物化学计量比1.0的电池性能低于足量反应气体工况下的电池性能;化学计量比为1.3时,电池能够在预期电流强度下稳定运行;反应气体的传质过程影响反应所需的化学计量比;当提升压力至0.13 MPa,化学计量比1.0的电池性能与足量反应气体工况下的性能相当。     

质子交换膜燃料电池多时间尺度下的动态特性

目前对质子交换燃料电池动态性能的研究多针对于运行参数对系统的影响,未涉及多时间尺度下电池的动态特性和相应多时间尺度模型的研究.为探明质子交换膜燃料电池动态变化时系统内各因素在不同时间尺度下对输出性能的影响效力,利用质量扩散方程及理想气体状态方程求得氧气和氢气有效分压,根据能量守恒定律、热力学定律、电化学反应方程建立动态模型.通过设置载荷突变(大、中、小时间尺度动态时长分别为0.6 s, 165 s, 16 min)研究负载电流突变时电压立即突变的机理,从作用于动态性能时长的时间常数着手,控制变量分析双层电荷层效应的电容C、燃料氧化剂的延迟时间常数τe、热力学特性(温度T)对动态性能的影响(变量初值为C=4 F,τe=80 s, T=307.7 K),明确其在不同时间尺度下的作用强度,借助Matlab/Simulink平台仿真呈现研究结果并验证所建模型的正确性和有效性.仿真结果表明:负载突变时电压突变是由于开路电压和欧姆极化电阻的作用且欧姆电阻占主导(欧姆过电压变化值2 V,开路电压变化0.05 V),小时间尺度(ms)下C对动态性能起主导作用,中时间尺度(s)下τe对动态特性影响较大,...     

质子交换膜燃料电池动态启动特性的实验研究

实际应用时燃料电池的运行条件会随时间不断地变化,因此是一个非稳态过程.本文研究了在不同的加湿条件以及反应气流量下电池的启动特性.结果表明:随着气体流量的增大,电池启动速度加快;对电池加湿有利于提高电池的启动性能.     

PEM燃料电池中的两相传质及其影响

建立了一个新的二维、两相流模型来研究质子交换膜(PEM)燃料电池中的两相传质及其对质子膜阻抗和阴极性能的影响。模型不仅将催化剂层(CL)包含在电极中,还考虑了电池中相变及其对传质的影响。模型可同时使用在电池的阴极和阳极。主要模拟了电池阴极中两相传质、质子膜阻抗、阴极有效孔隙率和电流密度。模拟结果显示,提高加湿温度可以降低质子膜的阻抗,但过高的加湿温度会降低阴极气体扩散层(GDL)的有效孔隙率,降低阴极的性能。     

质子交换膜燃料电池动力系统变工况模拟

质子交换膜燃料电池堆是燃料电池汽车的关键单元之一，电池堆负荷变化及跟踪的动力学特性是衡量其性能优劣的重要指标．因此基于汽车动力系统及其单元的动态特性研究和控制回路设计，有必要开展电池堆的稳态变工况模拟，作为今后深入研究的基础．