面向均一性控制的燃料电池电堆阴极流道结构设计
发布时间：2024-04-10 03:12
为应对环境与能源的双重压力,发展新能源汽车既是国家战略方向,也是摆脱石油依赖需解决的问题。在新能源汽车中,燃料电池汽车相比其他种类新能源汽车,具有续驶里程长、动力性能高、燃料加注时间短等优势,而作为动力源的燃料电池电堆,为保证功率需求,通常数百节单体串联,气体并联流过每节单体,各单体间进气存在的差异性将会影响整个电堆性能。为此,在考虑功率需求情况下,通过对电堆阴极流道结构进行分析,实现电堆均衡性控制的目的,主要研究内容如下:1.比较分析各种燃料电池的优缺点,选取质子交换膜燃料电池为本文研究对象,并分析其均衡性研究现状及评价方法。2.对燃料电池电势及相关理论进行分析,利用MATLAB/Simulink搭建燃料电池机理模型,通过分析燃料电池输出性能,确定燃料电池各种输出功率情况下的进气需求,为下文研究电堆进气提供依据。3.对燃料电池单体进气均衡性的分析主要集中在对双极板流场结构研究上。通过比较各种流场形式的优缺点,建立单体极板流场模型,分析影响气体分布均匀性的因素,确定燃料电池在应用情况下较佳的流场形式及结构参数,为燃料电池流场的结构研究提供参考依据,并根据理论分析流场排水性能。4.分析电...
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景与研究意义
1.2 燃料电池简介
1.2.1 燃料电池分类
1.2.2 质子交换膜燃料电池工作原理及简介
1.3 燃料电池均衡性研究现状
1.3.1 燃料电池单体均衡性研究现状
1.3.2 燃料电池堆均衡性研究现状
1.3.3 均衡性评价方法
1.4 主要研究内容与本文架构
1.4.1 本文主要研究内容
1.4.2 本文架构
第2章 燃料电池模型建立及功率需求分析
2.1 质子交换膜燃料电池电势分析
2.1.1 燃料电池输出电压模型
2.2 基于MATLAB/Simulink的燃料电池堆模型建立
2.2.1 模型建立及仿真参数设置
2.2.2 仿真结果分析
2.3 输出功率与流量需求分析
2.4 本章小结
第3章 燃料电池单体均衡性分析
3.1 双极板材料及仿真方法简介
3.1.1 双极板材料简介
3.1.2 气体分布均匀性分析
3.1.3 仿真分析方法简介
3.2 燃料电池单体流阻分析
3.2.1 输入计算分析
3.2.2 流场压力分布云图
3.2.3 功率损失计算
3.3 流道宽度分析
3.3.1 进出口压差
3.3.2 压降功率损失
3.3.3 输出性能
3.4 流道深度分析
3.4.1 进出口压差
3.4.2 压降功率损失
3.4.3 输出性能
3.5 双极板流场排水性能分析
3.5.1 流道压降计算
3.5.2 毛细管力计算
3.6 本章小结
第4章 燃料电池堆气体分配均衡性研究
4.1 燃料电池堆气体分配规律
4.2 电堆气体分配不均匀度分析
4.2.1 分配管道计算模型
4.2.2 气体分配不均匀度计算
4.3 电堆气体分配均衡性影响因素
4.3.1 电堆阴极气体分配管道建模
4.3.2 边界条件设置
4.3.3 计算结果分析
4.4 总管进气量对气体分配均衡性研究
4.4.1 流量对电堆气体分配均衡性影响
4.4.2 压力对电堆气体分配均衡性影响
4.5 本章小结
第5章 燃料电池系统分析与仿真验证
5.1 AMESim燃料电池系统分析
5.1.1 AMESim简介
5.1.2 AMESim模型搭建及分析
5.2 燃料电池系统实验
5.2.1 实验设备简介
5.2.2 燃料电池系统实验平台搭建
5.3 燃料电池系统仿真与实验对比分析
5.3.1 燃料电池单体平均电压
5.3.2 燃料电池电堆输出性能
5.3.3 进气压力与流量关系
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
参考文献
致谢
本文编号：3950053
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景与研究意义
1.2 燃料电池简介
1.2.1 燃料电池分类
1.2.2 质子交换膜燃料电池工作原理及简介
1.3 燃料电池均衡性研究现状
1.3.1 燃料电池单体均衡性研究现状
1.3.2 燃料电池堆均衡性研究现状
1.3.3 均衡性评价方法
1.4 主要研究内容与本文架构
1.4.1 本文主要研究内容
1.4.2 本文架构
第2章 燃料电池模型建立及功率需求分析
2.1 质子交换膜燃料电池电势分析
2.1.1 燃料电池输出电压模型
2.2 基于MATLAB/Simulink的燃料电池堆模型建立
2.2.1 模型建立及仿真参数设置
2.2.2 仿真结果分析
2.3 输出功率与流量需求分析
2.4 本章小结
第3章 燃料电池单体均衡性分析
3.1 双极板材料及仿真方法简介
3.1.1 双极板材料简介
3.1.2 气体分布均匀性分析
3.1.3 仿真分析方法简介
3.2 燃料电池单体流阻分析
3.2.1 输入计算分析
3.2.2 流场压力分布云图
3.2.3 功率损失计算
3.3 流道宽度分析
3.3.1 进出口压差
3.3.2 压降功率损失
3.3.3 输出性能
3.4 流道深度分析
3.4.1 进出口压差
3.4.2 压降功率损失
3.4.3 输出性能
3.5 双极板流场排水性能分析
3.5.1 流道压降计算
3.5.2 毛细管力计算
3.6 本章小结
第4章 燃料电池堆气体分配均衡性研究
4.1 燃料电池堆气体分配规律
4.2 电堆气体分配不均匀度分析
4.2.1 分配管道计算模型
4.2.2 气体分配不均匀度计算
4.3 电堆气体分配均衡性影响因素
4.3.1 电堆阴极气体分配管道建模
4.3.2 边界条件设置
4.3.3 计算结果分析
4.4 总管进气量对气体分配均衡性研究
4.4.1 流量对电堆气体分配均衡性影响
4.4.2 压力对电堆气体分配均衡性影响
4.5 本章小结
第5章 燃料电池系统分析与仿真验证
5.1 AMESim燃料电池系统分析
5.1.1 AMESim简介
5.1.2 AMESim模型搭建及分析
5.2 燃料电池系统实验
5.2.1 实验设备简介
5.2.2 燃料电池系统实验平台搭建
5.3 燃料电池系统仿真与实验对比分析
5.3.1 燃料电池单体平均电压
5.3.2 燃料电池电堆输出性能
5.3.3 进气压力与流量关系
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
参考文献
致谢
本文编号：3950053
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