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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,... 相似文献
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