發(fā)布時(shí)間：2022-10-08 20:36

　　質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）作為一種高效、清潔的能源設(shè)備,在航空航天、運(yùn)載交通和便攜移動(dòng)設(shè)備等諸多領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。電堆的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、封裝方式以及服役中的工況條件都會(huì)影響電堆組件的受力狀況,進(jìn)而影響電堆性能。本文以PEMFC電堆為研究對(duì)象,利用數(shù)值仿真方法進(jìn)行了結(jié)構(gòu)性能分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)。第一章綜述了國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀,并詳細(xì)論述了動(dòng)載荷、封裝力和可靠性等電堆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題。之后從以下幾方面介紹研究內(nèi)容:第二章介紹了動(dòng)載荷作用下的車用電堆的結(jié)構(gòu)響應(yīng)和疲勞損傷分析。針對(duì)目前大型電堆的動(dòng)力學(xué)仿真研究的不足,首先開展了電堆振動(dòng)模態(tài)的有限元分析,包括識(shí)別電堆主要參與模態(tài),預(yù)測(cè)電堆在不同頻率和方向振動(dòng)載荷作用下的力學(xué)響應(yīng),并且討論了螺栓分布和封裝力大小對(duì)電堆振動(dòng)模態(tài)的影響。隨后在電堆隨機(jī)振動(dòng)載荷響應(yīng)的有限元分析中,依據(jù)Miner損傷理論評(píng)估了電堆組件的疲勞損傷。從疲勞壽命云圖可以發(fā)現(xiàn),螺栓與螺母連接區(qū)域以及密封件和PEM的外邊緣區(qū)域的壽命較短。這說明電堆在服役過程中可能出現(xiàn)螺栓松動(dòng)、泄漏率上升以及有效電極反應(yīng)面積減小而導(dǎo)致的性能衰退問題。最后研究了電堆在沖擊載荷作用下的力學(xué)響應(yīng),采用均... 

【文章頁數(shù)】：154 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１各類型的燃料電池［３，４］??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｕｍｍａｒｙ?ｏｆ?ｆｕｅｌ?ｃｅｌｌ?ｔｙｐｅｓ?［３，４］??

圖１．２?ＰＥＭＦＣ電堆的結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ａ?ＰＥＭＦＣ?ｓｔａｃｋ??

圖１．４?ＰＥＭＦＣ工作原理示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＰＥＭＦＣ?ｗｏｒｋｉｎｇ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ??


本文編號(hào)：3688391