【摘要】：提升質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)的性能和使用效率是其大規(guī)模推廣應(yīng)用的主要前提。當(dāng)單電池或電堆通過一系列的工程設(shè)計完成組裝后,改變工作溫度、操作壓力、反應(yīng)濕度和氣體流速等控制參數(shù)是提升電池輸出性能的主要途徑。為使PEMFC輸出性能和利用效率達到“理想”的狀態(tài),合理地控制這些參數(shù)對燃料電池商業(yè)化至關(guān)重要。本文以美國Scribner聯(lián)合公司所提供的890e890ZV燃料電池測試系統(tǒng)為基礎(chǔ),采用實驗設(shè)計方法尋求水冷PEMFC單電池的最佳參數(shù)匹配,研究了控制參數(shù)對其輸出電壓、內(nèi)部阻抗、輸出效率的影響以及出廠PEMFC單電池性能快速檢驗等內(nèi)容。主要研究成果如下:針對加濕溫度、電池溫度、陰陽極過量系數(shù)這四個控制變量,利用單因素實驗法、正交試驗設(shè)計法和響應(yīng)面法(Response Surface Method,RSM)這三種實驗設(shè)計方法分別尋求質(zhì)子交換膜燃料電池的最佳參數(shù)匹配,使得單片電池的輸出電壓達到最優(yōu)。通過實驗可以發(fā)現(xiàn)單因素實驗法的測試周期過長,且無法確定各控制參數(shù)對PEMFC輸出電壓的影響權(quán)重;常見的正交試驗法并沒有考慮到控制參數(shù)之間客觀存在的交互作用,無法確定各個控制參數(shù)之間的交互作用對PEMFC輸出電壓的影響;而應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)原理的響應(yīng)面法不但能夠快速直觀地找到最佳參數(shù)匹配,還可以通過圖形展示各個控制變量與輸出量之間的變化趨勢,是三種方法中精度最高、尋優(yōu)最快的�；陧憫�(yīng)面法分別從PEMFC輸出效率、PEMFC內(nèi)部阻抗和出廠PEMFC單電池性能檢驗這三方面展開研究:1、以PEMFC單電池效率為性能評價指標進行響應(yīng)面法實驗,由實驗結(jié)果得知大電流密度下陽極過量系數(shù)對PEMFC輸出效率影響最大,且陽極過量系數(shù)越小,電池輸出效率越高,而其他三個操作參數(shù)對PEMFC效率的影響規(guī)律與以PEMFC單電池輸出電壓為性能評價指標的影響規(guī)律基本一致;2、將交流阻抗譜法和響應(yīng)面法結(jié)合共同研究控制參數(shù)對PEMFC內(nèi)部阻抗的影響,可以發(fā)現(xiàn)在大電流密度下電池溫度和加濕溫度是影響歐姆電阻值的主要因素,同時陰極過量系數(shù)是影響活化電阻值大小的重要參數(shù);3、根據(jù)響應(yīng)面法的預(yù)測功能對隨機抽取的已經(jīng)活化好的10片出廠單電池輸出性能進行檢測,并提出了一種檢驗單片質(zhì)子交換膜燃料電池出廠性能的方法。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM911.4

【參考文獻】

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本文編號：2769947