一种燃料电池输出性能的寻优方法技术

本发明专利技术提出了一种燃料电池输出性能的寻优方法，针对传统方法以电堆外部参数为寻优指标，考虑内阻可以真实反应电堆内部的水热状态，选取内阻作为输出性能寻优的特性指标；首先，根据等效电路模型，建立了电堆各段内阻与温湿度操作条件机理模型，进而获得总内阻与操作条件关系模型；其次，由于电堆内部温湿度存在耦合特性，建立了温湿度之间解耦模型；再次，将解耦模型代入总内阻模型当中，得到内阻的温湿度解耦模型，使用该模型进行输出性能仿真寻优实验；最后，选取十个电流密度点，以总内阻最小为寻优原则，得到定电流密度下对应的最佳温湿度值，并对最佳温湿度随电流密度变化的趋势进行分析，建立经验模型，为后续控制提供基础与参考。

Method for optimizing output performance of fuel cell

The invention provides a method for optimizing fuel cell performance, the traditional method to stack external parameters as the optimization index, considering the resistance can reflect the true stack of heat and water inside, selected as the output resistance characteristics and performance optimization; first of all, according to the equivalent circuit model, each stack model the resistance and temperature and humidity operating condition mechanism is established, and then obtain the relationship between the total resistance and the operation condition model; secondly, the internal stack temperature and humidity coupling characteristics, a decoupling model between temperature and humidity; thirdly, the model decoupling model into the total resistance, get the temperature and humidity decoupling model of resistance, by using the model output the performance simulation optimization experiment; finally, select ten current density, the total resistance minimum as the optimization principle, obtained under the optimal current density Value of temperature and humidity, and analyze the trend of the change of the best temperature and humidity with the current density, and establish the empirical model to provide the basis and reference for the follow-up control.

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池输出性能的寻优方法
：本专利技术涉及一种水冷型质子交换膜燃料电池的输出性能优化方法。
技术介绍
：21世纪将是能源和环保的世纪，能源的开发、资源的利用与环境保护相互协调的发展，将是21世纪世界经济发展的基础。随着世界经济的快速发展，传统的化石能源(煤、石油、天然气)正在减少，世界能源组织调查显示，以现有的能源资源储量，石油不出几十年就会消耗殆尽，煤也只能供人类用200年左右。另外，随着人类物质文明的进步，人类对自身生活质量的要求也越来越高，而传统能源的消耗造成了严重的环境污染，光化学烟雾、空气污染、酸雨、全球变暖以及水污染都与化石能源的使用有关。传统能源结构及利用方式越来越难以适应人类生存发展的需要。新的能源利用技术将不断的被开发并利用起来，燃料电池就是一种潜力巨大的新能源。燃料电池是一种可以利用氢这种新型能源作燃料，不经过燃烧过程的低污染、高效的发电装置，被誉为是继火力发电、水力发电、原子能发电之后的第四大发电装置。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实际上他不能“储电”，而是一个“发电厂”。在发电过程中，它具有能量转换效率高、低温快速启动、低热辐射和低排放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池输出性能寻优方法，其特征在于：选取内阻作为输出性能的寻优指标，通过机理建模的方式，建立了燃料电池堆内阻与操作条件模型，操作条件之间解耦模型，以总内阻最小为寻优原则，进行定电流下仿真寻优实验，确定每个电流密度下所对应的最佳温湿度操作条件，并通过对最佳温湿度随电流密度变化规律的分析，建立最佳温湿度与电流密度经验模型，为后续控制提供基础与参考，具体包括以下步骤：步骤一：根据燃料电池等效电路模型，电堆内部极化电压产生的根本原因是活化内阻R

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池输出性能寻优方法，其特征在于：选取内阻作为输出性能的寻优指标，通过机理建模的方式，建立了燃料电池堆内阻与操作条件模型，操作条件之间解耦模型，以总内阻最小为寻优原则，进行定电流下仿真寻优实验，确定每个电流密度下所对应的最佳温湿度操作条件，并通过对最佳温湿度随电流密度变化规律的分析，建立最佳温湿度与电流密度经验模型，为后续控制提供基础与参考，具体包括以下步骤：步骤一：根据燃料电池等效电路模型，电堆内部极化电压产生的根本原因是活化内阻Rf、欧姆内阻Rm、浓差内阻Rd等阻抗的存在，通过机理建模的方式，分别建立各段内阻与温湿度操作条件的模型，如下所示：Rf＝f(Tstack，RHstack，i)(1)Rm＝f′(Tstack，RHstack，i)(2)Rd＝f″(Tstack，RHstack，i)(3)其中，Tstack为电堆温度，K；RHstack为电堆相对湿度；由于燃料电池工作时输出为直流电，故不用考虑容性阻抗等复阻抗的影响，根据等效电路模型，有：Rstack＝Rf+Rm+Rd＝F(Tstack，RHstack，i)(4)步骤二：温湿度之间存在耦合特性，温度的变化会对湿度产生影响，从而改变各段内组值大小，进而影响总内阻Rstack；本专利从电堆含水量稳态模型入手，对温湿度之间的耦合机理进行深入的研究；电堆内部含水量Wstack存在稳态平衡，可用下式描述：其中Wg为电化学反应生成的水汽，分别为阴阳极进气含有的水蒸气，为尾气排放带走的水汽；当影响电堆内部含水量的各控制变量如进气加湿度，尾气排放时间均恒定不变时，Wg、分别满足如下关系：Wg＝W1(i)(6)假设电堆内部均为气态水，则电堆含水...

【专利技术属性】
技术研发人员：卫东，高志，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33