資源描述：
《質(zhì)子交換膜燃料電池電堆動態(tài)熱傳輸模型》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第38卷第8期上海交通大學(xué)學(xué)報Vol.38No.82004年8月JOURNALOFSHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITYAug.2004文章編號:1006-2467(2004)08-1300-04質(zhì)子交換膜燃料電池電堆動態(tài)熱傳輸模型邵慶龍,曹廣益,朱新堅(上海交通大學(xué)燃料電池研究所,上海200030)摘要:基于能量守恒原理建立了電堆的動態(tài)熱傳輸模型,比較全面地考慮了影響電堆熱傳輸?shù)囊蛩?仿真結(jié)果表明,在不考慮冷卻且反應(yīng)氣體輸入流量略大于負(fù)載電流所需流量情況下,隨負(fù)載電流的增大電堆溫度快速上升;當(dāng)電堆電流為常數(shù)時,隨著提高
2、輸入氣體的流量,電堆溫度由不穩(wěn)定狀態(tài)逐漸過渡到穩(wěn)定狀態(tài),且穩(wěn)定值隨之下降;另外,當(dāng)加入冷卻系統(tǒng)后,可以充分保證電堆在較理想的溫度下運(yùn)行.模型仿真結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)能夠較好吻合.關(guān)鍵詞:質(zhì)子交換膜燃料電池;電堆;熱傳輸;動態(tài)模型中圖分類號:TM911.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼:AHeatTransportDynamicModelofProtonExchangeMembraneFuelCellStackSHAOQing-long,CAOGuang-yi,ZHUXin-jian(Inst.ofFuelCell,ShanghaiJiaotongUniv.,S
3、hanghai200030,China)Abstract:Aheattransportdynamicmodelofprotonexchangemembranefuelcell(PEMFC)stackandthefactorsaffectingstacktemperaturewereconsidered.Neglectingcoolingeffect,thestacktemperaturein-creasesquicklywiththestackcurrent,ifthefeedinggasrateofreactantisalittle
4、higherthanoneneededfortheload.Ifthestackcurrentisconstant,withtheincreaseofthefeedingrateofreactants,theresultsalsoshowthatthestacktemperaturemaytransittoastableregionfromanunstableone.Moreover,thesimulationshowsthatitisdesiredtouseacoolsystemtokeepthestackworkingsteadi
5、ly.Theexperimen-taldatawellagreewiththesimulationresults.Keywords:protonexchangemembranefuelcell(PEMFC);stack;heattransport;dynamicmodeling在質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)電堆的運(yùn)行溫度范圍為室溫～80°C,較佳的溫度值一般控制在過程中,由于電化學(xué)反應(yīng)的生成熱和由加濕反應(yīng)氣80°C左右.因此必須對電堆進(jìn)行有效的熱管理,保體帶入的熱,導(dǎo)致電堆溫度不斷升高.電堆溫度是影證電堆在較理想的溫度下運(yùn)行,發(fā)揮
6、其最佳性能并響電堆性能的重要因素之一,隨著溫度增加,電堆性提高使用壽命.能提高.但溫度過高會造成膜脫水,甚至導(dǎo)致膜的損熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)的動態(tài)熱模型已[1,2]壞,特別對于大功率電堆,必須采取冷卻措施,避免有相關(guān)文獻(xiàn)報道.對于PEMFC單電池的穩(wěn)態(tài)熱電堆溫度的無限增加.溫度過低又會影響電化學(xué)反傳輸模型在許多文獻(xiàn)中也有論述,文獻(xiàn)[3,4]通過模應(yīng)速度和質(zhì)子在電解質(zhì)膜中的傳輸速度.通常工作型分析了單電池在穩(wěn)態(tài)時的溫度分布和熱特性.而收稿日期:2003-09-04作者簡介:邵慶龍(1965-),男,山西陽城人,博士生,主要研究方
7、向為燃料電池及其控制系統(tǒng)等.曹廣益(聯(lián)系人),男,教授,博士生導(dǎo)師,電話(Tel.):021-62933786;E-mail:gycao@sjtu.edu.cn.第8期邵慶龍,等:質(zhì)子交換膜燃料電池電堆動態(tài)熱傳輸模型1301關(guān)于單電池和電堆的動態(tài)熱傳輸模型的相關(guān)文獻(xiàn)卻#=y/Ld,Ld為擴(kuò)散層厚度;psat為飽和蒸氣壓.通過較少.文獻(xiàn)[5]通過對電堆進(jìn)行三維單元劃分,然后在穩(wěn)態(tài)下求解式(4)并由#=0和#=1兩邊界條件基于能量守恒建立單個單元能量方程,最后通過有得:限差分法求解電堆溫度的瞬態(tài)變化情況.文獻(xiàn)[6]以pO(#)=p0[1+
8、%-%exp(&J#)](5)2整個電堆為研究對象,同樣基于能量守恒方程建立pc-psat?式中:p0=;&=;%為空氣中氮?dú)夂脱鯕饬穗姸训膭討B(tài)溫度模型,但該模型的活化極化過電1+%4F?壓是針對具體對象的經(jīng)驗公式,適用
