【技术实现步骤摘要】
一种基于自抗扰控制方法的质子交换膜燃料电池湿度控制方法
：本专利技术涉及质子交换膜燃料电池领域，具体涉及一种基于自抗扰控制方法的质子交换膜燃料电池湿度控制方法。
技术介绍
：质子交换膜燃料电池是目前应用最广泛的燃料电池之一。质子交换膜燃料电池的水含量对其导电性具有关键作用。水含量太低导致膜干燥，增加了离子电阻及欧姆损耗，加剧了电压降。水含量太高会导致“水淹”，阻塞多孔通道，降低反应物到催化剂位点的传输速率。不适当的湿度条件不仅会降低燃料电池的性能和效率，甚至会导致内部组件如催化剂或膜的不可逆的降解。这将导致催化剂在交替的干湿条件下脱落并且损坏膜。因此，采用高效的控制方法对质子交换膜燃料电池膜的湿度进行控制显得至关重要。然而，在质子交换膜燃料电池动态系统中，由于许多变量相互关联，例如质量传递现象，操作温度，入口气体的相对湿度等，所以控制膜中的水含量是有挑战性的。在动态过程中，质子交换膜燃料电池内部参数具有很强的非线性和不确定性，给水管理控制带来了很大的困难。若能以全干扰的形式处理燃料电池电堆压力、工作温度等未知动态扰动...
【技术保护点】
1.一种基于自抗扰控制方法的质子交换膜燃料电池湿度控制方法；其特征在于提供了一种基于自抗扰控制技术的PEMFC湿度控制方法，通过控制阴极进气湿度来调节燃料电池的工作湿度，有效减少电池湿度在动态负载下的波动，确保电池湿度保持在最佳工作状态，有效提高电池的性能；包括以下几个步骤：/nStep1：建立PEMFC动态水管理模型，主要包括：阴极水平衡模型、阳极水平衡模型、膜水合模型、电压模型；/n①阴极水平衡模型；/n阴极中水的平衡方程定义为：/n
【技术特征摘要】
1.一种基于自抗扰控制方法的质子交换膜燃料电池湿度控制方法；其特征在于提供了一种基于自抗扰控制技术的PEMFC湿度控制方法，通过控制阴极进气湿度来调节燃料电池的工作湿度，有效减少电池湿度在动态负载下的波动，确保电池湿度保持在最佳工作状态，有效提高电池的性能；包括以下几个步骤：
Step1：建立PEMFC动态水管理模型，主要包括：阴极水平衡模型、阳极水平衡模型、膜水合模型、电压模型；
①阴极水平衡模型；
阴极中水的平衡方程定义为：
W代表质量流速，单位为Kg/sec。Wv，ca，in，Wv，ca，out分别为阴极水蒸气进口和出口流速，流过膜的水的流速Wv，menbr由膜的湿度决定，假设阴极中液态水并未流出阴极，因此，流出阴极的液态水的速率Wl，ca，out为零。
利用电化学原理计算燃料电池反应消耗的氧气和产生的水：
式中，n为电堆中电池的个数，F为法拉第常数；
②阳极水平衡模型；
阳极中水的控制方程定义为：
Wv，an，in，Wv，an，out分别为阳极水蒸气进口和出口流速，假设阳极中液态水并未流出阳极，因此，流出阳极的液态水的速率Wl，an，out也为零；
③膜水合模型；
水在PEMFC膜中的传输过程主要有两种形式：电渗透与“反向扩散”；假设水浓度在膜厚度上线性变化；结合两种水传输机制，水从阳极到阴极流过膜的流速为：
式中，tm为膜的厚度，Mv为空气的摩尔质量分数，Afc为电池活化面积，Ist为负载电流，电渗因数nd和扩散因数Dw是关于膜的含水量λm的函数；
4、电压模型
电压是电流、阴极压力、反应物分压、温度和膜湿度的函数，表示如下：
Vst＝E-Vactivation-Vohmic-Vconcentrate(5)
式中，E为开路电压，Vactivation为激活电压损耗，Vohmic为欧姆电压损耗，Vconcentrate为浓度电压损耗；
Step2：利用自抗扰控制技术的抗干扰和抑制性能对燃料电池动态水管理模型...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈曦，徐江海，王学鹏，刘骞，甘玉坤，罗振威，万忠民，丁跃浇，
申请(专利权)人：湖南理工学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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