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摘要:燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置，它可以直接將貯存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。本文的主要研究對(duì)象是質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell)，它有燃料電池普遍存在的特點(diǎn)，而且還具有高比能量、運(yùn)行起步快、運(yùn)行溫度低、日常維護(hù)方便、壽命長(zhǎng)、不易腐蝕等特點(diǎn)。因而，它已經(jīng)成為當(dāng)今燃料電池領(lǐng)域中研究最普遍、成長(zhǎng)最快的一個(gè)分支。 首先通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，得到電池的輸出特性（輸出電壓與電流密度的關(guān)系）的經(jīng)驗(yàn)公式。其次，采用機(jī)理建模的方法，建立燃料電池的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)燃料電池的參數(shù)，建立仿真模型，并對(duì)其靜動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行研究。然后，給Simulink模型加入一個(gè)變化的電流，仿真結(jié)果與查閱文獻(xiàn)中的輸出性能相比較，與之相符說(shuō)明模型正確有效，使之較好地反映電堆的輸出性能。結(jié)合千瓦級(jí)PEMFC電堆的輸出電壓、負(fù)載電流，陰極和陽(yáng)極的氣體的數(shù)據(jù)，對(duì)電堆參數(shù)進(jìn)行了調(diào)試和確認(rèn)。最后，設(shè)計(jì)一個(gè)PID控制器,在PEMFC電堆的Simulink模型中，給氫氣分壓加了一個(gè)step模塊，實(shí)行控制進(jìn)入PEMFC電堆的氫氣的壓力，進(jìn)而獲得較為穩(wěn)定的電壓值。
關(guān)鍵詞：質(zhì)子交換膜燃料電池；數(shù)學(xué)模型；建模；仿真
目錄 摘要 Abstract 1 緒論-1 1.1 燃料電池的概述-1 1.2 燃料電池的發(fā)展史-1 1.3 燃料電池的特點(diǎn)-2 1.4 燃料電池的工作原理-3 1.5 燃料電池的應(yīng)用-3 2 質(zhì)子交換膜燃料電池的穩(wěn)態(tài)模型-4 2.1 質(zhì)子交換膜燃料電池簡(jiǎn)介-4 2.2 質(zhì)子交換膜燃料電池組成及工作原理-4 2.3 PEMFC參數(shù)-4 2.4 PEMFC數(shù)學(xué)模型-5 3 PEMFC的穩(wěn)態(tài)模型仿真與分析-8 3.1 Matlab簡(jiǎn)介-8 3.2 PEMFC的Simulink模型仿真與分析-8 3.2.1 Simulink簡(jiǎn)介-8 3.2.2 PEMFC的Simulink模型-9 3.2.3 靜態(tài)特性研究-10 3.2.4 動(dòng)態(tài)特性研究-11 4 PID控制PEMFC穩(wěn)態(tài)模型-14 4.1 PID控制概述-14 4.2 PID控制原理-15 4.3 PID控制PEMFC穩(wěn)態(tài)模型結(jié)果及其分析-15 結(jié) 論-18 參 考 文 獻(xiàn)-19 致 謝-20 |
