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《質(zhì)子交換膜燃料電池堆運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)》由會(huì)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(kù)。
1、汽車工程2009年(第31卷)第2期AutomotiveEngineering2009(Vol.31)No.22009031質(zhì)子交換膜燃料電池堆運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)黃敏,李興虎,高有山,李旭林(北京航空航天大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院,北京100191)5[摘要]采用田口法對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電池堆的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,利用L16(4)正交表安排試驗(yàn)方案,在5kW質(zhì)子交換膜燃料電池堆上進(jìn)行電堆性能測(cè)試。對(duì)電堆輸出特性的信噪比(SN比)進(jìn)行方差分析,結(jié)果表明氣體壓力和電堆溫度是高度顯著因素。給出了運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化值及電堆最佳性能的置信區(qū)間,并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。關(guān)鍵詞:質(zhì)子交換膜燃料電池堆;運(yùn)行參數(shù)
2、;信噪比OperatingVariablesOptimizationofaPEMFCStackHuangMin,LiXinghu,GaoYoushan&LiXulinSchoolofTransportationScienceandEngineering,BeihangUniversity,Beijing100191[Abstract]TheTaguchimethodisappliedtodeterminetheoptimumoperatingparametersofaprotonex25changemembranefuelcell(PEMFC)stack.AL16(4)ort
3、hogonalarrayisusedtoarrangeexperimentplanfortes2tingtheperformanceofa5kWPEMFCstack.Avarianceanalysisonthesignaltonoiseratioinstackoutputcharac2teristicsisconducted.Theresultsshowthatgaspressureandstacktemperaturearehighlyapparentfactors.Theop2timumvalueofoperatingparametersandtheconfidencei
4、ntervalofoptimumstackperformancearegivenwithverifi2cationtestsdone.Keywords:PEMFCstack;operatingparameters;signal2to2noiseratio研究均各自給出了運(yùn)行參數(shù)對(duì)單電池或者電堆某方前言面性能的定性影響。文中采用田口法定量研究進(jìn)氣壓力、氫氣計(jì)量質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)以其功率密度比、空氣計(jì)量比和電堆溫度等運(yùn)行參數(shù)對(duì)電堆性能大、工作溫度低、環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)而被認(rèn)為是汽車動(dòng)的影響,并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。田口法,又稱三次設(shè)[1]力裝置最有發(fā)展前景的技術(shù)方向之一。實(shí)
5、際應(yīng)用計(jì),是日本學(xué)者田口玄一創(chuàng)立的一種將統(tǒng)計(jì)技術(shù)與中均將PEMFC單電池組裝成電堆,電堆必須在一定工程技術(shù)相結(jié)合的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,其基本思想是用的條件下才能發(fā)揮良好的性能,并可靠地工作,這些正交表安排試驗(yàn)方案,用誤差因素模擬各種干擾,以[5]條件通常被稱為運(yùn)行參數(shù)。電堆的性能并非單電池信噪比(SN比)作為衡量性能的指標(biāo)。車用性能的簡(jiǎn)單疊加,影響因素較復(fù)雜,以試驗(yàn)手段研究PEMFC的工作環(huán)境復(fù)雜,干擾因素多,采用田口法電堆的性能和優(yōu)化電堆的運(yùn)行參數(shù)就顯得非常必進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),可以有效提高電堆的抗干擾能力,穩(wěn)要。文獻(xiàn)[2]對(duì)影響PEMFC單電池性能的電池溫健性強(qiáng)。度、進(jìn)氣溫度及氣體壓
6、力等運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。文獻(xiàn)[3]通過對(duì)PEMFC理論建模和試驗(yàn),分析1試驗(yàn)了反應(yīng)氣體壓力、電堆溫度和增濕度對(duì)電堆輸出電壓的影響。文獻(xiàn)[4]也對(duì)PEMFC電堆的電壓2電流111試驗(yàn)裝置特性、溫度特性、壓力特性等進(jìn)行了試驗(yàn)研究。上述試驗(yàn)使用的電堆為額定功率5kW的質(zhì)子交換原稿收到日期為2008年5月8日,修改稿收到日期為2008年8月25日?！?52·汽車工程2009年(第31卷)第2期膜燃料電池電堆,由80節(jié)單電池串連而成,以純氫電堆在額定電流下的對(duì)外輸出功率可以表征電為燃料,空氣為氧化劑,采用內(nèi)增濕方式增濕反應(yīng)堆的做功能力,選取額定電流(80A)下電堆的輸出氣,其基本參
7、數(shù)如表1所示。功率作為第一輸出特性,記為Y1。單池波動(dòng)率也是衡量電堆性能的一個(gè)重要指標(biāo),單電池性能應(yīng)盡量表1燃料電池堆參數(shù)一致,波動(dòng)太大將導(dǎo)致局部電流密度過高,出現(xiàn)熱項(xiàng)目參數(shù)點(diǎn),甚至?xí)a(chǎn)生反極現(xiàn)象,導(dǎo)致電堆失效,故選取單電解質(zhì)杜邦Nafion質(zhì)子交換膜導(dǎo)流板石墨板池波動(dòng)率作為第二輸出特性,記為Y2。單電池?cái)?shù)80選取進(jìn)氣壓強(qiáng)P、氫氣計(jì)量比λH、空氣計(jì)量比2內(nèi)增濕片20λair及電堆溫度T為可控因素。即為了改進(jìn)性能,減總質(zhì)量35kg少波動(dòng),以選取最宜水平為目的而提出考察的因電堆尺寸24cm×21cm×40c
