基于Matlab的质子交换膜燃料电池PEMFC建模方法研究(2)
1.4 本文主要内容 7
1.5 本章小结 7
2 PEMFC的概述 8
2.1 引言 8
2.2燃料电池工作原理 8
2.3 电堆主要部件 9
2.4 本章小结 10
3 PEMFC建模 11
3.1 建模综述 11
3.2 机理模型 11
3.3 经验模型 13
3.4 动态模型 15
3.5 本文中所建立的模型 15
4 基于Simulink的电堆动态模型及仿真 19
4.1仿真模型 19
4.2仿真与结果分析 24
4.3 本章小结 27
结 论 28
致 谢 29
参考文献30
1 绪论
1.1 研究背景
汽车诞生以来主要的动力来源是燃烧一些化石燃料的发动机来供给的，近年来地球内部的化石燃料愈来愈消耗和减少，寻找新的汽车的消耗品已经迫在眉睫；另一方面来说，因为全球汽车的发展和使用，致使由汽车产生的有毒气体愈加的威胁着人们的健康问题。基于这些问题，世界各国都在开展新型能源的研究和开发，在种类繁多的简单、高效、绿色、环保的新能源里，最被全球各国燃料发展界所看好的是集供能和绿色相统一的新型技术——燃料电池。在这当中最为普遍的既是质子交换膜燃料电池。
质子交换膜燃料电池 (简称PEMFC) 拥有绿色高效、比能量和比功率高、供电快等很多优势， 被看做是当今社会紧要开发的重要能源。
1923年，有人想到了把极板做成多孔的，可以让气体自由扩散到电极上。培根参照这个想法突出了有双孔的结构极板的想法。
之后十年内，黑斯提出了一种把蜡隔离水的想法。五十年代之中，因为聚四氟乙烯的发展很好，美国的两家家叫做联合碳化物公司和通用电气公司，他们单独用它作为多孔气体扩散电极内的隔水剂，研究出憎水电极。
来到上世纪吹冰十年代，由于太空探索的需要，燃料电池终于开始慢慢得到实际应用。在那段时间，美国人第一次登陆月球。而阿波罗航天飞船上的主要能源来源采用的是普拉特一惠特尼公司在前人未被应用过的燃料电池的基础上升级出来的燃料电池系统。而且其反应生成的水航天员可以直接饮用。可是其实际效果不是很理想，主要由于质子交换膜的膜不是很稳定，功率密度比较低，催化剂铂是贵重金属，因其用量太大所以本金非常昂贵等。因此，美国航天局抛弃了质子交换膜燃料电池，这一举动使得PEMFC停滞了发展。
吹冰十年代中后期，美国杜邦公司开发出性能良好的全氟磺酸膜等应用于电池。美国通用电气公司也在制造工序上做了改进，很大程度的提高了PEMFC的实用价值。
来到了七八十年代，因为整个世界都已陷入能源危机，并且燃料电池在航天事业中获得的成功事例的出现，人们开始逐渐重视提高能源的使用效率。通过以前的研究，研究者们发现燃料电池的消耗品都是煤气和重整气、天然气等多氢气体。各个国家的钻研和注重的中心在净化以煤气和天然气为消耗品的熔融碳酸盐燃料和净化以重整气为消耗品的磷酸燃料。
到了九零年代，人们越来越关注生存环境的问题，眼光也逐渐转向了更加清洁的燃料电池。燃料电池从此渐渐转向大众。全球很多公司开始着手发展汽油和燃料电池的混合形动力汽车【2】。