高溫質(zhì)子交換膜燃料電池的瞬態(tài)性能研究.pdf

1、在燃料電池的應(yīng)用中,傳統(tǒng)的質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)面臨著水管理困難,對(duì)CO的耐受性弱等缺點(diǎn)。而高溫質(zhì)子交換膜燃料電池卻沒(méi)有這兩個(gè)缺點(diǎn),首先它是工作在100℃以上,沒(méi)有液態(tài)水的產(chǎn)生,水管理比較簡(jiǎn)單;其次它對(duì)CO的耐受能力要高得多,因此高溫質(zhì)子交換膜燃料電池逐漸走進(jìn)人們的視野中。而基于燃料電池在實(shí)際中的應(yīng)用,本文主要研究分析高溫PEMFC在不同條件下的瞬態(tài)響應(yīng)過(guò)程。
　　本文通過(guò)建立一個(gè)三維非等溫瞬態(tài)模型來(lái)分析不同外部條件突變

2、時(shí)對(duì)電池輸出電流的影響。首先介紹了所使用的物理模型與相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,在這個(gè)模型中,考慮了質(zhì)子交換膜的磷酸摻雜程度,溫度,相對(duì)濕度對(duì)膜的電導(dǎo)率的影響。其次主要針對(duì)這幾方面開(kāi)展了不同負(fù)載突變、溫度突變、壓力突變對(duì)電池瞬態(tài)性能的影響。
　　模擬結(jié)果表明,在供應(yīng)氣體足量的情況下,電池對(duì)負(fù)載突變下的響應(yīng)非常迅速,而當(dāng)供應(yīng)氣體濃度(特別是氧氣摩爾濃度)不足時(shí),響應(yīng)速度會(huì)相應(yīng)的變慢,而在其它條件相同的情況下,高負(fù)載及低濕度時(shí)的瞬態(tài)響應(yīng)更容易達(dá)到

3、穩(wěn)定。當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生突變時(shí),較大的磷酸摻雜程度,較小的負(fù)載都會(huì)使瞬態(tài)響應(yīng)達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間縮短,并且溫度變化的過(guò)程是由外至內(nèi)進(jìn)行的,越靠近電池內(nèi)部,其溫度變化越慢。而當(dāng)相對(duì)濕度增加時(shí),會(huì)使溫度突變達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間變長(zhǎng),并且當(dāng)濕度大到一定程度時(shí),會(huì)出現(xiàn)下沖的現(xiàn)象,隨著濕度的增大,這個(gè)下沖量也會(huì)相應(yīng)的增大。當(dāng)進(jìn)氣壓力變大時(shí),較小的磷酸摻雜程度,較小的入口相對(duì)濕度,較大的負(fù)載等都會(huì)使電池更快的達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),而當(dāng)濕度較大時(shí),電流密度會(huì)上升至一個(gè)較大值