能源危機和環(huán)境問題是21世紀(jì)人類面臨的兩大全球性難題,燃料電池作為一種高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置,越來越多地受到各國政府和科研機構(gòu)的重視。在眾多類型的燃料電池中,質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)因其工作溫度低、能量轉(zhuǎn)換效率高和易于操作等優(yōu)點,越來越多的被應(yīng)用于交通、軍事、航天及便攜式移動電源等領(lǐng)域。本文設(shè)計并實現(xiàn)了基于混合信號微控制器的自增濕陰極開放式PEMFC控制系統(tǒng),詳細(xì)闡述了系統(tǒng)硬件及軟件設(shè)計過程。系統(tǒng)從電池陽極排氣裝置和陰極散熱風(fēng)扇入手,實現(xiàn)了陽極手動排氣、周期排氣、安時積分排氣以及電堆工作溫度控制等多種功能,并最大限度保證了PEMFC系統(tǒng)運行參數(shù)的可調(diào)性,對維護(hù)PEMFC內(nèi)部良好水熱平衡狀態(tài)具有重要意義。此外,還設(shè)計并實現(xiàn)了基于數(shù)據(jù)采集硬件模塊和LabVIEW軟件的PEMFC電堆單電池電壓巡檢系統(tǒng),實現(xiàn)了對單電池電壓數(shù)據(jù)的實時檢測、顯示及存儲。系統(tǒng)實時性強,準(zhǔn)確度高,可保障PEMFC電堆的安全穩(wěn)定運行。利用自主設(shè)計的PEMFC控制系統(tǒng)及單電池電壓巡檢系統(tǒng),針對實驗室自制的自增濕陰極開放式PEMFC電堆開展了一...

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第2章 質(zhì)子交換膜燃料電池基本理論
    2.1 PEMFC工作原理概述
    2.2 PEMFC相關(guān)工作特性
        2.2.1 PEMFC水管理
        2.2.2 PEMFC溫度特性
        2.2.3 PEMFC模塊特性
    2.3 自增濕陰極開放式PEMFC
        2.3.1 自增濕操作
        2.3.2 陰極開放式PEMFC
    2.4 本章小結(jié)
第3章 自增濕陰極開放式PEMFC控制及巡檢系統(tǒng)設(shè)計
    3.1 自增濕陰極開放式PEMFC控制系統(tǒng)設(shè)計
        3.1.1 系統(tǒng)方案
        3.1.2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計
        3.1.3 控制系統(tǒng)軟件開發(fā)
    3.2 PEMFC單電池電壓巡檢系統(tǒng)開發(fā)
        3.2.1 系統(tǒng)方案
        3.2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
        3.2.3 系統(tǒng)上位機軟件開發(fā)
        3.2.4 系統(tǒng)上位機界面設(shè)計
    3.3 本章小結(jié)
第4章 PEMFC輸出性能實驗研究
    4.1 PEMFC陽極排氣方式實驗研究
        4.1.1 實驗系統(tǒng)及方案
        4.1.2 實驗結(jié)果與分析
    4.2 PEMFC溫度控制實驗研究
        4.2.1 實驗系統(tǒng)及方案
        4.2.2 實驗結(jié)果與分析
    4.3 PEMFC單電池電壓巡檢實驗
        4.3.1 實驗系統(tǒng)及方案
        4.3.2 實驗結(jié)果與分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 PEMFC輸出特性建模及仿真分析
    5.1 PEMFC數(shù)學(xué)模型
        5.1.1 電化學(xué)模型
        5.1.2 氣體分壓模型
    5.2 仿真平臺建立
    5.3 仿真結(jié)果分析
        5.3.1 負(fù)載階躍響應(yīng)分析
        5.3.2 溫度對電堆輸出性能影響分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果



本文編號：3932322