質子交換膜燃料電池動態模擬仿真.pdf

1、本文采用計算機模擬的方法分別基于集總參數模型和分布參數模型對質子交換膜燃料電池(PEMFC)進行了建模和動態模擬仿真,分析了PEMFC的動態響應特性,建立了基于SIMULINK及FLUENT的協同仿真平臺。
　　 首先,對基于分布參數模型的PEMFC進行了模擬仿真。三維數學模型中同時考慮了流體流動、熱量傳遞、電荷傳遞、多組分傳遞和電化學動力學,研究的區域包括陽極和陰極集流板、陽極和陰極流道、散熱流道、擴散層、催化層和質子效換膜在

2、內的整個電池,并采用統一的數學方程描述整個區域的傳遞現象。本文通過FLUENT來求解模型的控制方程組,利用質量守恒意義下的誤差估計驗證了模型及仿真的有效性,并獲得了電池內部各物理量的分布情況,得到了與實際物理現象相一致的結論。
　　 然后,研究了基于集總參數模型的PEMFC動態特性仿真。本文采用了PEMFC的集總參數模型,仿真工具為MATLAB/SIMULINK,基于PEMFC的集總參數模型,分析了當負載變化時,電池(堆)的輸出

3、電壓、輸出功率、溫度、效率等的動態響應特性,并將仿真結果與實驗數據進行了對比,結果基本一致,證明此模型是有效的。
　　 最后,給出了基于SIMULINK和FLUENT的協同仿真平臺。結合SIMULINK和FLUENT各自的功能,利用SIMULINK的S-函數及FLUENT的日志文件開發了兩者的接口,通過共享數據文件的方式實現了數據的同步傳遞,從而建立基于SIMULINK和FLUENT的協同仿真平臺。FLUENT實施燃料電池堆的三