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车用PEM燃料电池建模仿真与特性研究
| 论文题名： | 车用PEM燃料电池建模仿真与特性研究 |
| 关键词： | 车用质子交换膜燃料电池;建模仿真;耐久性;GUI设计 |
| 摘要： | 近年来，由于世界总人口数增加、环境污染和过度开采等原因，传统能源消耗殆尽。同时，由于对传统能源的大量使用，大自然的自我调节能力已超出负荷，导致了一系列的环境污染问题。所以，对新能源和可再生能源进行开发和利用势在必行。氢能储量丰富，且作为清洁能源不会造成环境污染，在新能源和可再生能源中占据着举足轻重的地位。而在使用氢能方面，燃料电池表现较为卓越。 本文主要研究质子交换膜燃料电池的稳态、动态和阴阳极建模，在此基础上，探讨温度、气体分压、电流密度、电极加湿等对质子交换膜燃料电池输出性能的影响。本文主要的研究工作和成果如下： （1）系统介绍质子交换膜燃料电池的工作原理以及其基本结构和系统组成；介绍质子交换膜燃料电池的仿真模拟研究进展，进而提出本论文的研究重点。 （2）基于Matlab/Simulink平台搭建质子交换膜燃料电池的稳态仿真模型，从电池温度和阴阳极气体分压两个方面分析燃料电池输出性能的变化情况。同时，对电池温度影响下得到的仿真数据拐点或者峰值进行线性回归处理，研究相应的变化趋势，为电池性能的进一步研究提供理论支撑。 （3）对燃料电池在高电流密度下的耐久性进行深入分析，并与相应的实验数据进行对比。 （4）基于Matlab的开发环境GUIDE设计GUI界面，为燃料电池性能仿真研究提供通用性的界面模型，达到仿真分析人机交互。 （5）建立质子交换膜燃料电池的电压动态模型，研究其动态响应。电池输出性能具有良好的动态响应，为进一步实验研究提供理论基础。 （6）建立燃料电池的阴极流量模型和阳极流量模型，得到电池阴阳极两侧氢、氧的有效分压，研究不同加湿程度和不同阴阳极总压条件下质子交换膜燃料电池的动态输出性能。 本文的建模仿真研究为质子交换膜燃料电池实验和仿真的进一步研究提供理论依据。设计的GUI界面为电池其它性能的研究提供通用性的界面模型，为类似研究提供便捷的工具。 |
| 作者： | 钱开宇 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 吴婧 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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