本文關(guān)鍵詞：PEMFC陽(yáng)極氫氣回流裝置模擬與優(yōu)化研究

  更多相關(guān)文章： PEMFC CFD 引射器 回流比 結(jié)構(gòu)參數(shù) 工作參數(shù)

【摘要】：為提高質(zhì)子交換膜燃料電池效率,減少燃料電池在加速工況的反應(yīng)時(shí)間,燃料電池運(yùn)行時(shí)陽(yáng)極需供給化學(xué)計(jì)量比大于1的氫氣燃料,從而導(dǎo)致部分未消耗的氫氣排出,將該部分氫氣回收利用對(duì)提高燃料電池的效率、減少大氣污染意義重大。相比壓縮機(jī)來(lái)說(shuō),采用引射器裝置回收是一個(gè)較理想的方案。本文主要基于CFD方法建立了三維的用于PEMFC陽(yáng)極氫氣回收系統(tǒng)的引射器的數(shù)值模型,準(zhǔn)確反映二次回流的真實(shí)流動(dòng)狀況,并從結(jié)構(gòu)和工況兩方面研究了引射器回流比的變化規(guī)律。首先研究了引射器回流比隨結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化規(guī)律,包括二次回流管直徑、收斂角及傾斜角、吸入腔直徑、等壓混合管長(zhǎng)度和收斂角、等容混合管長(zhǎng)度、擴(kuò)散管角度和長(zhǎng)度,確定引射器結(jié)構(gòu)參數(shù)的最優(yōu)值;然后,基于優(yōu)化后的引射器結(jié)構(gòu),研究引射器回流比隨工作參數(shù)的變化規(guī)律,包括一次進(jìn)流質(zhì)量流率、二次回流濕度和溫度;最后,總結(jié)得出引射器優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。研究結(jié)果表明,引射器回流比隨著二次回流管直徑的增大而增大;當(dāng)二次回流管直徑確定時(shí),對(duì)之后的各個(gè)引射器結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)說(shuō),吸入腔內(nèi)的壓力越小,該結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)應(yīng)的引射器回流比越大。優(yōu)化后的引射器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)應(yīng)一特定的電堆工況,即一次進(jìn)流質(zhì)量流率。二次回流濕度和溫度越大,引射器回收的氫氣越少,水蒸氣越多。
【關(guān)鍵詞】：PEMFC CFD 引射器 回流比 結(jié)構(gòu)參數(shù) 工作參數(shù)
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM911.4
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-12
• 字母注釋表12-15
• 1 緒論15-20
• 1.1 研究背景15-16
• 1.2 引射器的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.1 應(yīng)用于冷卻和制冷的引射器17
• 1.2.2 應(yīng)用于SOFC的引射器17
• 1.2.3 應(yīng)用于PEMFC的引射器17-18
• 1.3 本文的主要工作及意義18-20
• 1.3.1 本文的主要工作18
• 1.3.2 本文的創(chuàng)新點(diǎn)18-20
• 2 引射器的結(jié)構(gòu)原理和理論模型20-30
• 2.1 引射器的結(jié)構(gòu)原理20-21
• 2.2 引射器的設(shè)計(jì)目標(biāo)21-23
• 2.3 引射器的理論模型23-28
• 2.3.1 一次進(jìn)流23-25
• 2.3.2 二次回流25-27
• 2.3.3 一次進(jìn)流和二次回流混合過(guò)程27
• 2.3.4 壓力恢復(fù)過(guò)程27-28
• 2.4 引射器計(jì)算的流程框圖28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 3 引射器的三維CFD模型30-37
• 3.1 模型的控制方程30-31
• 3.2 模型的計(jì)算域和網(wǎng)格劃分31-33
• 3.2.1 CFD計(jì)算網(wǎng)格的分類(lèi)與介紹31-32
• 3.2.2 模型的計(jì)算域和網(wǎng)格32-33
• 3.3 模型的邊界條件和初始條件33
• 3.3.1 邊界條件33
• 3.3.2 初始條件33
• 3.4 模型的數(shù)值模擬方法33-35
• 3.5 模型的驗(yàn)證35-36
• 3.6 本章小結(jié)36-37
• 4 引射器的模擬結(jié)果與分析37-60
• 4.1 引射器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)引射器性能的影響37-52
• 4.1.1 引射器流場(chǎng)分析38-39
• 4.1.2 二次回流管直徑、收斂角和擴(kuò)散角對(duì)引射器回流比的影響39-41
• 4.1.3 吸入腔直徑對(duì)引射器回流比的影響41-42
• 4.1.4 等壓混合管長(zhǎng)度和收斂角對(duì)引射器回流比的影響42-44
• 4.1.5 等容混合管長(zhǎng)度對(duì)引射器回流比的影響44-46
• 4.1.6 擴(kuò)散管長(zhǎng)度和角度對(duì)引射器回流比的影響46-47
• 4.1.7 引射器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化總結(jié)47-48
• 4.1.8 引射器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)引射器回流比影響的擴(kuò)展研究48-52
• 4.2 引射器工作參數(shù)對(duì)引射器性能的影響52-58
• 4.2.1 一次進(jìn)流質(zhì)量流率對(duì)引射器性能的影響52-54
• 4.2.2 一次進(jìn)流溫度對(duì)引射器性能的影響54-56
• 4.2.3 二次回流濕度和溫度對(duì)引射器性能的影響56-58
• 4.3 本章小結(jié)58-60
• 5 全文總結(jié)與工作展望60-63
• 5.1 全文總結(jié)60-61
• 5.2 工作展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 發(fā)表論文和參加科研情況說(shuō)明67-68
• 附錄A68-71
• 附錄B71-75
• 致謝75-76

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1 朱吉?dú)J,王福安;KINETICS OF HYDROGEN PRODUCTION BY PARTIAL OXIDATION AND STEAM REFORMING OF METHANOL[J];化工學(xué)報(bào);2003年05期

2 任遠(yuǎn);曹廣益;朱新堅(jiān);;Particle Swarm Optimization based predictive control of Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC)[J];Journal of Zhejiang University Science A(Science in Engineering);2006年03期

3 楊代軍;馬建新;鄔敏忠;徐麟;;城市大氣污染物對(duì)PEMFC性能的影響[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2006年04期

4 郝建新;高現(xiàn)文;高鶴明;;基于COMSOL Multiphysics的PEMFC的數(shù)值模擬[J];化學(xué)工業(yè)與工程;2008年05期

5 黃乃寶;梁成浩;郭華;;拋光液對(duì)304鋼在模擬PEMFC陽(yáng)極環(huán)境中電化學(xué)行為的影響[J];腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù);2009年02期

6 盧明;徐曄;郭濤;劉淵;;人防地下工程PEMFC電站儲(chǔ)氫方案的選擇[J];低溫與特氣;2010年03期

7 ;Dynamic modeling and simulation test of a 60 kW PEMFC generation system[J];Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering);2011年06期

8 黎潤(rùn)東;宋珂;章桐;;鍵合圖理論在PEMFC建模的應(yīng)用[J];佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年04期

9 ;Experimental and numerical studies of micro PEM fuel cell[J];Acta Mechanica Sinica;2011年05期

10 李艷昆;陳維榮;程站立;游志宇;;基于PEMFC分布式發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析[J];可再生能源;2011年05期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 ;Hydrogen supply system for a 200 watt PEMFC[A];2008 International Hydrogen Forum Programme and Abstract[C];2008年

2 ;The current progress of PEMFC cold start models[A];2008 International Hydrogen Forum Programme and Abstract[C];2008年

3 ;Recycling of key materials of membrane electrode assembly for PEMFC by acid oxidation method[A];2008 International Hydrogen Forum Programme and Abstract[C];2008年

4 ;Progress of Guangdong 300KW PEMFC power station[A];2008 International Hydrogen Forum Programme and Abstract[C];2008年

5 ;Effect of Driving Cycle on the performance of PEMFC and microstructure of membrane electrode assembly[A];2008 International Hydrogen Forum Programme and Abstract[C];2008年

6 ;Carbon cloth based on PAN carbon fiber practicability for PEMFC applications[A];2008 International Hydrogen Forum Programme and Abstract[C];2008年

7 ;Experiment of gravity effect on PEMFC[A];2008 International Hydrogen Forum Programme and Abstract[C];2008年

8 ;Rapid Prototyping Bipolar Plate of PEMFC by Gelcasting[A];第七屆全國(guó)氫能學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

9 ;Rapid Prototyping Bipolar Plate of PEMFC by Gelcasting[A];第七屆全國(guó)氫能學(xué)術(shù)會(huì)議專(zhuān)輯[C];2006年

10 ;In-situ production of CO-free hydrogen for PEMFC application by methane catalytic decomposition integrated with Pd membrane hydrogen separation[A];2008 International Hydrogen Forum Programme and Abstract[C];2008年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所陸天虹;燃料電池汽車(chē)商業(yè)化前景看好[N];中國(guó)化工報(bào);2002年

2 董釋倫;氫離子交換膜燃料電池前景看好[N];解放日?qǐng)?bào);2001年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王紅星;PEMFC流場(chǎng)與電池性能的模擬研究[D];天津大學(xué);2005年

2 張潔婧;PEMFC電極微觀結(jié)構(gòu)模擬[D];天津大學(xué);2012年

3 彭飛;基于PEMFC的現(xiàn)代有軌電車(chē)混合動(dòng)力系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西南交通大學(xué);2014年

4 任遠(yuǎn);質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)的智能建模優(yōu)化與控制研究[D];上海交通大學(xué);2008年

5 邵玉艷;PEMFC鉑/碳納米管催化劑穩(wěn)定性和電極制備新方法[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

6 衛(wèi)國(guó)愛(ài);車(chē)用PEMFC空氣供給系統(tǒng)建模及控制策略研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

7 陳昀;儲(chǔ)氫合金代鉑作為PEMFC和AFC陽(yáng)極催化材料的電化學(xué)過(guò)程與電催化特性研究[D];浙江大學(xué);2002年

8 劉宗浩;用于PEMFC的石墨/聚合物復(fù)合材料雙極板研究[D];天津大學(xué);2005年

9 駱兵;凝膠注模工藝研究及其在制備PEMFC雙極板中的應(yīng)用[D];南京理工大學(xué);2007年

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1 陳冬浩;自增濕空冷型PEMFC特性的實(shí)驗(yàn)分析[D];西南交通大學(xué);2015年

2 張海峰;PEMFC不銹鋼雙極板表面改性碳基薄膜及其特性研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2015年

3 王志文;PEMFC堆輸出性能影響分析與膜含水量監(jiān)測(cè)方法研究[D];中國(guó)計(jì)量學(xué)院;2015年

4 趙雨晴;計(jì)及電壓一致性的kW級(jí)空冷型PEMFC動(dòng)態(tài)響應(yīng)研究[D];西南交通大學(xué);2016年

5 曹洪;便攜式PEMFC移動(dòng)電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];西南交通大學(xué);2016年

6 周博洋;PEMFC的容錯(cuò)控制研究[D];電子科技大學(xué);2016年

7 陶澤炎;基于內(nèi)阻檢測(cè)的PEMFC溫濕度特性及控制規(guī)則研究[D];中國(guó)計(jì)量大學(xué);2016年

8 童鵬;面向PEMFC輸出性能優(yōu)化的EIS頻率正割角方法研究[D];中國(guó)計(jì)量大學(xué);2016年

9 周茜;基于多種群模糊遺傳算法的PEMFC分?jǐn)?shù)階建模與控制[D];南京理工大學(xué);2017年

10 胡聰;PEMFC分?jǐn)?shù)階狀態(tài)空間建模與自適應(yīng)控制研究[D];南京理工大學(xué);2017年

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本文編號(hào)：933410