硼氢化钠制氢燃料电池能量管理系统设计
发布时间：2021-02-10 22:22
从人类的发展进程来看,能源是人类不断进步的根本。而在当今社会,能源更是我们生活中必不可少的基本要素之一。燃料电池作为新型能源之一,有广泛的应用前景。但由于整个燃料电池系统的机理较复杂,为了其更加稳定持久的工作,对能量管理系统的研究必不可少。本文在实验室现有的质子交换膜燃料电池的基础上,从理论、设计以及样机测试三个角度进行了研究,设计了一套硼氢化钠制氢燃料电池能量管理系统并实现了样机。其中设计包括硬件方面和软件方面。在理论方面,通过对质子交换膜燃料电池和NaBH4水解制氢技术工作原理的研究,总结出了4Na BH燃料电池的工作原理,并将其抽象成了三个状态,进而设计了能量管理系统的结构。在硬件设计方面,本文从控制系统和能电源管理系统的角度完成了对主控芯片、温度控制模块、压力控制模块、人机交互模块、稳压电路、充电电路以及电源切换电路的设计。此外,对稳压电路的降压转换效率进行了研究,优化后转换效率得到了显著的提升,到5V和3.3V的降压分别提高了1.4倍和2.5倍。同时,电路板的集成化也是研究的一方面,优化后整个电路板面积缩小了40.27%。在软件方面,根据能量管理系统的功...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 硼氢化钠制氢燃料电池
1.2.2 氢氧燃料电池控制系统
1.2.3 自供氢燃料电池系统商业化现状
1.2.4 国内外研究现状简析
1.3 课题的目的及意义
1.4 主要研究内容
第2章 硼氢化钠制氢燃料电池能量管理系统原理
2.1 引言
2.2 硼氢化钠制氢燃料电池工作原理
2.2.1 质子交换膜燃料电池工作原理
2.2.2 空气自呼吸PEMFC工作原理
2.2.3 硼氢化钠水解制氢原理
2.2.4 硼氢化钠制氢燃料电池
2.3 硼氢化钠制氢燃料电池能量管理系统工作原理
2.3.1 硼氢化钠制氢燃料电池系统
2.3.2 能量管理系统架构
2.3.3 控制系统原理
2.3.4 电源管理系统原理
2.4 本章小结
第3章 硼氢化钠制氢燃料电池能量管理系统硬件设计与实现
3.1 引言
3.2 控制系统的硬件设计与实现
3.2.1 主控芯片的选择及电路设计
3.2.2 温度控制模块
3.2.3 压力控制模块
3.2.4 人机交互模块
3.3 电源管理系统的硬件设计与实现
3.3.1 稳压电路的设计
3.3.2 充电以及电源切换电路的设计
3.4 本系统在硬件电路上对旧系统的优化
3.5 本章小结
第4章 硼氢化钠制氢燃料电池能量管理系统软件设计实现以及样机测试
4.1 引言
4.2 状态分析及底层驱动设计
4.2.1 系统状态分析
4.2.2 各驱动模块设计
4.3 嵌入式实时操作系统
4.3.1 FreeRTOS的移植与裁剪
4.3.2 任务划分及各任务交互流程
4.4 本系统在软件上对旧系统的优化
4.5 样机的测试与分析
4.5.1 排气阀和排液阀测试
4.5.2 风扇温度控制测试
4.5.3 蠕动泵燃料控制测试
4.5.4 电池组性能测试
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]空气自呼吸质子交换膜燃料电池最新研究进展[J]. 熊子昂,舒婷,田新龙,党岱,廖世军. 化工进展. 2014(08)
[2]硼氢化钠水解制氢技术研究进展[J]. 张翔,孙奎斌,周俊波. 无机盐工业. 2010(01)
[3]硼氢化钠制氢技术在质子交换膜燃料电池中的研究进展[J]. 王玉晓. 化工进展. 2009(12)
[4]基于硼氢化钠制氢燃料电池供氢系统设计[J]. 肖慧,李勇,欧元贤. 华东电力. 2009(04)
[5]燃料电池汽车供氢新技术——硼氢化钠水解制氢[J]. 潘相敏,马建新. 天然气化工. 2003(05)
硕士论文
[1]基于氢气发生器的微型燃料电池系统[D]. 刘天慧.哈尔滨工业大学 2017
[2]质子交换膜燃料电池测控系统研究[D]. 高一方.西南交通大学 2017
[3]氢氧燃料电池智能控制系统的设计[D]. 李明.兰州交通大学 2014
[4]直接甲醇燃料电池的一维数学模型[D]. 康明艳.天津大学 2006
本文编号：3028073
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 硼氢化钠制氢燃料电池
1.2.2 氢氧燃料电池控制系统
1.2.3 自供氢燃料电池系统商业化现状
1.2.4 国内外研究现状简析
1.3 课题的目的及意义
1.4 主要研究内容
第2章 硼氢化钠制氢燃料电池能量管理系统原理
2.1 引言
2.2 硼氢化钠制氢燃料电池工作原理
2.2.1 质子交换膜燃料电池工作原理
2.2.2 空气自呼吸PEMFC工作原理
2.2.3 硼氢化钠水解制氢原理
2.2.4 硼氢化钠制氢燃料电池
2.3 硼氢化钠制氢燃料电池能量管理系统工作原理
2.3.1 硼氢化钠制氢燃料电池系统
2.3.2 能量管理系统架构
2.3.3 控制系统原理
2.3.4 电源管理系统原理
2.4 本章小结
第3章 硼氢化钠制氢燃料电池能量管理系统硬件设计与实现
3.1 引言
3.2 控制系统的硬件设计与实现
3.2.1 主控芯片的选择及电路设计
3.2.2 温度控制模块
3.2.3 压力控制模块
3.2.4 人机交互模块
3.3 电源管理系统的硬件设计与实现
3.3.1 稳压电路的设计
3.3.2 充电以及电源切换电路的设计
3.4 本系统在硬件电路上对旧系统的优化
3.5 本章小结
第4章 硼氢化钠制氢燃料电池能量管理系统软件设计实现以及样机测试
4.1 引言
4.2 状态分析及底层驱动设计
4.2.1 系统状态分析
4.2.2 各驱动模块设计
4.3 嵌入式实时操作系统
4.3.1 FreeRTOS的移植与裁剪
4.3.2 任务划分及各任务交互流程
4.4 本系统在软件上对旧系统的优化
4.5 样机的测试与分析
4.5.1 排气阀和排液阀测试
4.5.2 风扇温度控制测试
4.5.3 蠕动泵燃料控制测试
4.5.4 电池组性能测试
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]空气自呼吸质子交换膜燃料电池最新研究进展[J]. 熊子昂,舒婷,田新龙,党岱,廖世军. 化工进展. 2014(08)
[2]硼氢化钠水解制氢技术研究进展[J]. 张翔,孙奎斌,周俊波. 无机盐工业. 2010(01)
[3]硼氢化钠制氢技术在质子交换膜燃料电池中的研究进展[J]. 王玉晓. 化工进展. 2009(12)
[4]基于硼氢化钠制氢燃料电池供氢系统设计[J]. 肖慧,李勇,欧元贤. 华东电力. 2009(04)
[5]燃料电池汽车供氢新技术——硼氢化钠水解制氢[J]. 潘相敏,马建新. 天然气化工. 2003(05)
硕士论文
[1]基于氢气发生器的微型燃料电池系统[D]. 刘天慧.哈尔滨工业大学 2017
[2]质子交换膜燃料电池测控系统研究[D]. 高一方.西南交通大学 2017
[3]氢氧燃料电池智能控制系统的设计[D]. 李明.兰州交通大学 2014
[4]直接甲醇燃料电池的一维数学模型[D]. 康明艳.天津大学 2006
本文编号：3028073
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