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基于LabVIEW的PEMFC测试平台的研究

阮庆洲  
【摘要】: 燃料电池是一种能源利用效率高,从根本上解决了环境污染问题的新能源,是未来新能源发展的一个重要方向[1]。 研究和开发燃料电池的测试平台,是燃料电池研究领域的一个重要方面,测试平台为燃料电池的开发过程提供可靠保障,燃料电池的主要反应物是氢气和氧气,生成物主要是水,合适的反应环境,对电堆的性能有相当大的影响,因此,测试平台为电堆的反应提供合适的氢气、氧气,以及保证电堆的温度维持在一个稳定合理的范围,显得至关重要,本课题主要完成了以下工作: 一、子交换膜燃料电池系统提供了两套供给空气的方案方案一采用压缩空气,在这一方案中,空气的压力由压缩空气罐决定,属于不可控的一个量,其中的空气流量可通过调节阀门的开启大小来调节流量的大小,温度由空气增湿器的温度和空气电加热保温器的温度共同控制,空气增湿器可以理解为对空气温度的粗调,而空气电加热保温,可以认为是对空气温度的微调或者说保持。方案二是采用鼓风机鼓入空气,在这一方案中,空气的压力可以通过调节鼓风机电源的频率来调节鼓风机的转速,进而调节鼓入空气的压力,空气的流量可以通过调节阀门的开启角度来调节流量的大小,湿度通过PWM控制的一个直流电机来控制,通过调节PWM的占空比,来调节直流电机的转速,进而对空气的湿度进行调节,温度通过对空气电加热保温器的调节来调节电堆入口空气的温度。 二、为质子交换膜燃料电池建立了氢气管理系统在这一子系统中,氢气采用灌装压缩氢气,其压力属于一个不可控的量,氢气的湿度和温度控制与供压缩空气的控制相类似,通过氢气电加热增湿器来对氢气的湿度和对氢气的温度进行粗调,最后再通过氢气电加热保温,来对氢气温度进行微调,在这一子系统中,根据质子交换膜燃料电池的要求,当空气压力达到一定值的时候,才开始供给氢气,且氢气、空气的供应量随负载的变化而变化。 三、为质子交换膜燃料电池建立了冷却控制系统,这一子系统对电堆的性能会产生至关重要的影响,控制好冷却系统的温度以及响应时间,就显得尤为重要了,在这一子系统中,本课题采用先进的模糊控制算法,实现了对系统的精确控制和快速响应的要求。


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