PEMFC堆電效率與PEMFC-溫差熱機(jī)電熱聯(lián)供的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)以其能量轉(zhuǎn)化效率高、對(duì)環(huán)境污染小、噪音低、啟動(dòng)速度快、能在室溫附近工作等諸多優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是21世紀(jì)首選的潔凈、高效的發(fā)電技術(shù)。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，質(zhì)子交換膜燃料電池的燃料綜合利用率并不高，其主要原因?yàn)橘|(zhì)子交換膜燃料電池輸出電效率受到各種操作條件的影響，降低了電池堆的電效率，同時(shí)質(zhì)子交換膜燃料電池在發(fā)電的過(guò)程中產(chǎn)生熱，這部分余熱占總能量的40％～60％，但由于余熱的品位低，利用困難，因而降低了燃料的利用率。為

2、此，本文以提高燃料綜合利用率為目的，對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電池堆電效率及PEMFC-溫差熱機(jī)電熱聯(lián)供進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。 本論文以額定功率100W的質(zhì)子交換膜燃料電池堆為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，研究了在不同負(fù)載下，溫度、壓力和濕度等工作參數(shù)對(duì)電池堆電效率的影響機(jī)理；采用正交實(shí)驗(yàn)方法，分析了工作參數(shù)對(duì)電池堆電效率的影響程度和最優(yōu)操作條件，結(jié)果表明：溫度、壓力、濕度及溫度與濕度間存在耦合作用對(duì)電池堆電效率影響高度顯著，且溫度的影響效果大于其它因素，電池堆獲

3、得最高輸出電效率的最優(yōu)操作條件為實(shí)驗(yàn)工作參數(shù)范圍的上限，即溫度60℃、壓力0.3MPa、濕度100％。結(jié)合溫差熱機(jī)和質(zhì)子交換膜燃料電池的特點(diǎn)，提出了利用質(zhì)子交換膜燃料電池的余熱驅(qū)動(dòng)溫差熱機(jī)的設(shè)想；對(duì)換熱器及PEMFC電池堆的功率進(jìn)行了匹配設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)研究了PEMFC-溫差熱機(jī)電熱聯(lián)供可行性與效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，質(zhì)子交換膜燃料電池堆的余熱能夠滿(mǎn)足溫差熱機(jī)的工作要求，可以通過(guò)PEMFC-溫差熱機(jī)電熱聯(lián)供輸出電能和機(jī)械能。通過(guò)電熱聯(lián)供，可以將系