質子交換膜燃料電池水熱管理技術基礎及應用

目錄
1 質子交換膜燃料電池水熱管理機制 1
1.1 質子交換膜燃料電池簡介 1
1.1.1 質子交換膜燃料電池工作原理 4
1.1.2 質子交換膜燃料電池結構 5
1.1.3 質子交換膜燃料電池堆簡介 6
1.2 質子交換膜燃料電池水熱傳輸機制 7
1.2.1 概述 7
1.2.2 質子交換膜燃料電池水管理研究現(xiàn)狀 8
1.2.3 質子交換膜燃料電池熱分布研究現(xiàn)狀 14
1.2.4 質子交換膜燃料電池水傳輸機制 18
1.3 質子交換膜燃料電池擴散層表面液滴脫離機理 20
參考文獻 22
2 質子交換膜燃料電池溫度分布及熱平衡機制 27
2.1 質子交換膜燃料電池擴散層溫度分布 27
2.1.1 數(shù)學模型 27
2.1.2 計算模型 29
2.1.3 模型假設 30
2.1.4 單流道擴散層溫度分布 30
2.1.5 操作壓力對溫度分布的影響 31
2.1.6 反應氣體流量對溫度分布的影響 32
2.1.7 進氣溫度對溫度分布的影響 33
2.2 氫空質子交換膜燃料電池溫度場分布的實驗研究 34
2.2.1 燃料電池電堆溫度分布的在線監(jiān)測方法 35
2.2.2 氫空燃料電池溫度分布特性 39
2.2.3 操作條件對氫空燃料電池溫度分布的影響 40
2.3 氫氧質子交換膜燃料電池溫度場分布的實驗研究 47
2.3.1 氫氧燃料電池堆溫度分布研究方法 47
2.3.2 氫氧燃料電池溫度分布 48
2.3.3 操作條件對氫氧燃料電池溫度分布的影響 52
2.4 質子交換膜燃料電池內熱平衡的理論分析 55
2.4.1 不同過量系數(shù)進出口水蒸氣流量分布 57
2.4.2 對流換熱量與總散熱量的關系 57
2.4.3 冷卻水散熱量分析 58
2.4.4 電堆的產熱速率分析 59
2.4.5 系統(tǒng)熱平衡分析 60
參考文獻 62
3 質子交換膜燃料電池高溫高壓運行特性 64
3.1 理論公式推導 65
3.2 溫度和壓力對理論電壓的影響 67
3.3 最優(yōu)工作壓力分析 68
3.4 燃料電池電堆高溫運行特性分析 69
參考文獻 72
4 質子交換膜燃料電池尾氣冷凝機制 74
4.1 尾氣冷凝除濕對燃料電池性能的影響 74
4.1.1 尾氣冷凝除濕的理論機制 74
4.1.2 尾氣冷凝除濕機制的實驗方法 77
4.1.3 溫度對電堆性能的影響 78
4.1.4 陰極相對濕度對燃料電池性能的影響 81
4.1.5 操作壓力對燃料電池性能的影響 82
4.1.6 尾氣冷凝除濕對電池運行穩(wěn)定性的影響 83
4.2 尾氣冷凝自增濕對燃料電池性能的影響 85
4.2.1 燃料電池尾氣冷凝系統(tǒng)設計 85
4.2.2 尾氣冷凝對電池性能的影響 86
4.2.3 燃料電池尾氣冷凝回收水量 87
4.2.4 尾氣冷凝自增濕散熱特性分析 89
參考文獻 94
5 質子交換膜燃料電池重力輔助排水機制 95
5.1 重力輔助排水理論分析 95
5.2 燃料電池單電池重力輔助排水的實驗研究 99
5.2.1 單電池重力輔助排水實驗方法 99
5.2.2 單電池基本性能 102
5.2.3 不同流速電池性能 103
5.2.4 不同溫度低流速電池性能 104
5.2.5 反應氣體不加濕對電池性能影響 105
5.3 燃料電池堆重力輔助排水的實驗研究 106
5.3.1 電堆重力輔助排水實驗方法 107
5.3.2 相同進氣方式、不同傾斜角度對電池性能的影響 109
5.3.3 相同傾斜角度、不同進氣方式對電池性能的影響 111
5.3.4 電堆豎直放置時電池濃差極化比較與分析 113
參考文獻 113
6 閉口系質子交換膜燃料電池水氣管理機制 115
6.1 閉口燃料電池脈沖排放動態(tài)響應特性的實驗研究 116
6.1.1 閉口系燃料電池脈沖排放動態(tài)特性的實驗研究方法 116
6.1.2 陽極脈沖排放特性 118
6.1.3 陰極脈沖排放特性 126
6.1.4 陽極閉口運行對膜電極的影響 131
6.2 陽極閉口系燃料電池的陰極出口開口率優(yōu)化的實驗研究 139
6.2.1 陽極閉口系燃料電池的陰極出口開口率優(yōu)化的實驗方法 139
6.2.2 陰極開口率對陽極閉口燃料電池運行穩(wěn)定性影響 141
6.2.3 不同陽極開口率下運行性能診斷 142
6.3 陰、陽極全閉口系燃料電池運行特性的實驗研究 148
6.3.1 陰、陽極全閉口系燃料電池運行特性的實驗研究方法 148
6.3.2 陰、陽極全閉口燃料電池運行特性研究 150
6.3.3 工作溫度對全閉口運行影響 151
6.3.4 壓差對全閉口運行影響 153
6.3.5 閉口系燃料電池運行性能診斷 157
6.3.6 陰、陽極全閉口燃料電池運行優(yōu)化 159
6.4 閉口系燃料電池啟停衰減特性的實驗研究 168
6.4.1 閉口系燃料電池啟停衰減特性的實驗研究方法 168
6.4.2 橫電流和橫電壓放電 171
6.4.3 啟動和停機過程 172
6.4.4 閉口系燃料電池啟停衰減診斷 173
參考文獻 180