空冷型PEMFC啟停策略研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell)是一種新型的電化學發(fā)電裝置，打破了傳統(tǒng)的發(fā)電模式。它利用固體電解質(zhì)，以氫氣作為燃料，以空氣為氧化劑，通過氫氧化合作用直接將化學能轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)的電能。質(zhì)子交換膜燃料電池由于具有穩(wěn)定性好、響應(yīng)速度快、功率密度高、運行溫度低等優(yōu)點，在新能源車輛、便攜式移動電源、分布式電站等領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文以自己搭建的空冷型質(zhì)子交換膜燃料電池實驗

2、平臺為基礎(chǔ)，研究了啟?？刂撇呗詫﹄姸研阅艿挠绊?。主要研究成果如下:
　　(1)為了降低燃料電池啟動時形成的高電壓和縮短高電壓維持的時間，我們通過實驗研究對比分析了常規(guī)啟動、聯(lián)合最低單片電壓啟動和減小氫氣進氣壓力啟動對PEMFC的影響，提出了一種新的PEMFC啟動策略。該策略是減小電堆啟動時氫氣進氣壓力，當電堆最小單片電壓值大于0.3V后立即切入啟動負載。結(jié)果表明，該策略不僅可以明顯降低電堆啟動時最大單片電壓值，而且縮短了高電壓維持

3、的時間，這必然有利于延長電堆壽命和提高電堆耐久性，是一種十分有效的PEMFC啟動控制策略。
　　(2)質(zhì)子交換膜燃料電池停機過程中引起性能衰減的根本原因是陽極側(cè)殘留有氫氣。為了滿足快速消除電堆內(nèi)殘留的氫氣，本文提出了利用空冷電堆的風扇對電堆放電和使用輔助負載對電堆中各個單電池單獨放電的停機控制策略。通過實驗研究對比了直接停機、利用輔助負載整體放電和利用輔助負載對各個單電池單獨放電三種停機方式對PEMFC的影響。結(jié)果表明，利用輔助負

4、載對各個單電池單獨放電的停機策略不僅能縮短燃料電池停機后各個單電池維持在高電位的時間，同時也能防止PEMFC停機放電過程中單電池反極現(xiàn)象的發(fā)生，是一種十分有效的質(zhì)子交換膜燃料電池停機策略。
　　(3)為了快速消除電堆內(nèi)殘留的氫氣，本文又通過實驗研究對比分析了直接停機、利用輔助負載停機和氮氣吹掃停機三種不同的停機方式對PEMFC的影響，并提出了聯(lián)合輔助負載和氮氣吹掃的停機策略。結(jié)果表明，該停機策略不僅減短了電堆維持開路高電壓的時間，