質(zhì)子交換膜燃料電池關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell)是一種新型的電化學(xué)發(fā)電裝置，打破了傳統(tǒng)的發(fā)電模式，以燃料和氧化劑通過電解質(zhì)進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的方式，直接將貯存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能高效且環(huán)保地轉(zhuǎn)化為電能。質(zhì)子交換膜燃料電池由于具有運(yùn)行溫度低、功率密度高、響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在分布式電站、便攜式移動(dòng)電源、新能源車輛等領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文主要針對(duì)空冷型PEMFC研究了陰

2、、陽(yáng)極反應(yīng)氣體相對(duì)濕度對(duì)PEMFC性能影響的差異性、燃料電池與金屬儲(chǔ)氫器的熱耦合管理以及燃料電池停機(jī)控制策略等內(nèi)容。主要研究成果如下:
　　(1)陰、陽(yáng)極氣體相對(duì)濕度影響燃料電池內(nèi)部水的傳輸和質(zhì)子交換膜的質(zhì)子傳導(dǎo)率，合適的陰、陽(yáng)極氣體濕度有利于改善和提高燃料電池的性能。通過建立一個(gè)三維直流道質(zhì)子交換膜燃料電池單體模型，運(yùn)用數(shù)值模擬方法研究了陰、陽(yáng)極氣體相對(duì)濕度對(duì)PEMFC性能的影響及差異性，為尋找最佳的陰、陽(yáng)極反應(yīng)氣體濕度奠定了基

3、礎(chǔ)。
　　(2)基于空冷型PEMFC測(cè)試系統(tǒng)開展了燃料電池與金屬儲(chǔ)氫器的熱耦合管理研究，通過將金屬儲(chǔ)氫器分別前置和后置這兩種與燃料電池不同的熱耦合方式，驗(yàn)證了一種新型的燃料電池與金屬儲(chǔ)氫器的熱耦合管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，該耦合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考慮了外部環(huán)境溫度對(duì)燃料電池系統(tǒng)的影響，可以根據(jù)環(huán)境溫度的高低選擇合適的熱耦合管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從而使燃料電池系統(tǒng)始終處于高效率運(yùn)行狀態(tài)。
　　(3)針對(duì)PEMFC電堆停機(jī)過程中使用恒定輔助負(fù)載時(shí)，由于殘余氣