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《基于響應面法的PEMFC輸出性能優(yōu)化研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、國內(nèi)圖書分類號：TP18,TM911密級：公開國際圖書分類號：621.3西南交通大學研究生學位論文基于響應面法的PEMFC輸出性能優(yōu)化研究年級二O一五級姓名劉優(yōu)賢申請學位級別工學碩士專業(yè)電氣工程指導老師陳維榮教授二零一八年四月ClassifiedIndex:TP18,TM911U.D.C:621.3SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHONOUTPUTPERFORMANCEOPTIMIZATIONOFPEMFCBASEDONRSMGrade:2015Candidate:LiuYouxianAcad
2、emicDegreeAppliedfor:MasterofScienceinEngineeringSpeciality:ElectricalEngineeringSupervisor:Prof.ChenWeirongApril,2018西南交通大學碩士研究生學位論文第I頁摘要提升質(zhì)子交換膜燃料電池（ProtonExchangeMembraneFuelCell,PEMFC）的性能和使用效率是其大規(guī)模推廣應用的主要前提。當單電池或電堆通過一系列的工程設計完成組裝后，改變工作溫度、操作壓力、反應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
3、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)化至關重要。本文以美國Scribner聯(lián)合公司所提供的890e&890ZV燃料電池測試系統(tǒng)為基礎，采用實驗設計方法尋求水冷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、正交試驗設計法和響應面法(ResponseSurfaceMethod,RSM)這三種實驗設計方法分別尋求質(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)
4、。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；而應用統(tǒng)計學原理的響應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。基于響應面法分別從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)
5、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)響應面法的預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。關鍵詞：PEMFC輸出性能；正交試驗設計法；響應面法；效率；阻抗西
6、南交通大學碩士研究生學位論文第II頁AbstractImprovingtheperformanceandefficiencyofprotonexchangemembranefuelcell(PEMFC)isbeneficialtoitslarge-scaleapplication.WhenaPEMFCorPEMFCsareassembledthroughaseriesofengineeringdesigns,themainwaytoimprovetheoutputperformanceofPEMFCistochangethecontrolparameters,su
7、chasoperatingtemperature,operatingpressure,reactionhumidityandgasflowrate.InordertoachievethebeststateofPEMFCoutputperformanceandefficiency,itisessentialtocontroltheseparametersreasonablyforthecommercializationofPEMFCs.Inthispaper,basedonthe890e&890ZVfuelcelltestsystemprovidedbyScribn
8、erUni
