基于內阻測試的質子交換膜含水量軟測量研究.pdf

1、質子交換膜燃料電池(PEMFC)因為清潔無污染(生成物為水)、能量轉換效率高(實際效率40％～60％)、能量密度高等優(yōu)點，被稱為是21世紀最有前途的能量轉化裝置之一，成為新的研究熱點。PEMFC研究涉及到流體運動學、電化學、材料學、自動控制等多學科知識。質子在膜中是以水合質子的形式傳遞，水是質子傳導的載體。膜中含水量很大程度決定了電導率的大小，合適的含水量可以使電導率達到最佳，含水量過高和過低都會降低電導率，從而降低發(fā)電效率。監(jiān)控PEM

2、含水量，使之保持適中，是提高電堆發(fā)電效率和延長使用壽命的最有效途徑，含水量測量則是實現(xiàn)監(jiān)控必經(jīng)的第一步。 PEM含水量因電堆密封和空間有限難以直接測量，但可以通過一些間接方法測量。目前含水量可以通過測量電堆中的相對濕度間接得到，但其相對濕度的測試技術復雜、設備龐大昂貴，僅可作為設計研究階段測試應用，不能應用于現(xiàn)場運行監(jiān)控。本文提出一種PEM含水量的軟測量技術，目的是實現(xiàn)現(xiàn)場運行時PEM含水量的檢測與控制。 進行PEM含水

3、量的軟測量，必須確定模型相關變量和取得學習訓練中需要相關數(shù)據(jù)，其中燃料電池的單片歐姆內阻、電壓、溫度是最重要的數(shù)據(jù)，而這些都沒有現(xiàn)成的、簡易的測試儀器設備。本文在分析總結了國內外理論與實踐知識基礎上，采用交流阻抗法設計了一種PEMFC單片內阻在線測試裝置，利用它獲得內阻、電壓、溫度等關鍵數(shù)據(jù)，該裝置設計是一種應用創(chuàng)新。 本文介紹了燃料電池各種狀態(tài)特點和傳輸過程中PEM水傳遞三種方式：電遷移、壓力遷移、濃差擴散。本文介紹了他們的數(shù)