动态工况下车用燃料电池系统热力学分析

摘要：

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是通过电化学将反应将氢气中的化学能直接转化为电能的能量转换装置,具有启动快、无污染、效率高、可靠性高等特点,正逐步应用于新能源汽车.本文提出了一种车用燃料电池动力系统热力学模型,系统主要由PEMFC电堆、空气压缩机、氢气循环泵、冷却水泵及加湿器模型组成.研究了动态工况下附属设备能耗对燃料电池动力系统效率的影响,分析了工作温度、阴阳极进气湿度等运行参数与系统电功率、电效率及热效率的映射关系,得到了动力系统在180～300 A阶跃电流下的附属设备能耗及系统输出净功率、电效率、热效率.结果表明,在30 kW车用PEMFC系统中,系统输出净功率达22.5 kW,加湿器、冷却泵、空压机、氢气循环泵的能量损耗分别达1.78 kW、2.18 kW、3.1 kW、2.15 kW.系统最大电效率及热效率分别达41％、52.1％.

关键词：质子交换膜燃料电池、动态运行条件、负荷能耗、热力学性能

所属期刊栏目：10

分类号：TK123(热力工程、热机)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;湖南省科技创新计划项目;研究生教育改革研究项目;教学改革项目

在线出版日期：2021-07-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：1416-1422