【《基于Similink的质子交换膜燃料电池模型搭建分析案例》1000字】

基于Similink的质子交换膜燃料电池模型搭建分析案例各个子模型的数学模型参考前面，基本参数见表3-1。在Matlab中的Simulink里构筑模型，如图所示。燃料电池外部整体的系统模型、燃料电池内部具体的模型、电池堆栈模型、阴极质量流模型、阳极质量流模型、燃料电池入口流道模型以及燃料电池出口流道模型都如图所示[23]。表3-1燃料电池模型参数参数符号数值单位额定功率2.3千瓦单体数35个活化面积280平方厘米阳极流道体积0.005立方米阴极流道体积0.01立方米质子膜厚度178微米极限电流密度1.5安培每平方厘米干空气的气体常数286.9法拉第常数96485阳极排气流量系数2.2E-5阳极进气流量系数3.6E-5大气压力1阳极进气压力3阳极进气温度333.15开尔文氢气摩尔质量2.016氢气定压比热14209氢气定容比热10124.71阴极排气流量系数2.2E-5阴极进气流量系数3.6E-3阴极进气温度333.15开尔文阴极进气压力7氧气摩尔质量32氧气定压比热922氧气定容比热662.2氮气定压比热1042氮气定容比热745.2环境换热系数17阴极换热系数10阳极换热系数2氢气热值1.196E+8气体常数8.314等效电容3过电势经验参数0.00312-参考温度296.15开尔文冷却水进温298.15开尔文冷却水出温303.15开尔文对流传热系数0.025热传导系数35.55图3-1燃料电池系统外部整体模型图3-2燃料电池系统内部模型图3-3阳极质量流模型图3-4阴极质量流模型图3-5燃料电池堆栈模型图3-6燃料电池入口流道模型图3-7燃料电池出口流道模型图3-8燃料电池Simulink极化曲线在基于数学公式而建立的Simulink模型搭建完成后，需要对其进行验证。打算使用极化曲线来检验模型是否正确。以输出电压为纵轴，电流或电流密度为横轴的曲线为极化曲线。它代表反应速度电流和电位的关系[24]。这种电位的出现也在不断腐蚀着电池。当探寻电池的\t"/item/%E6%9E%81%E5%8C%96%E6%9B%B2%E7%BA%BF/_blank"电动势和电池反应的关系时，电流几乎无法从电极上经过，\t"/item/%E6%9E%81%E5%8C%96%E6%9B%B2%E7%BA%BF/_blank"电极上的每个反应都在平衡状态下进行的，所以电极反应能够逆向进行。不过电池上有明显地电流流经时，便打破了电极的平衡状态，使得\t"/item/%E6%9E%81%E5%8C%96%E6%9B%B2%E7%BA%BF/_blank"电极电势远离平衡值，电极反应无法逆向进行了，即不可逆状态，这种不可逆程度会随着电流的上升而不断增大。电极的极化就是因为电极上有电流经过导致的电极电势远离平衡值的现象[25]。电池放电时,端电压将下降。所以正负极上的极化会随着放电电流的提高而变大,使得电池的电压减小。就算能够保持放电电流稳定不变,但正负极上活性物质也会因为放电时间上升而降低，极化仍在上升,电池的电压也会随放电时间的增加而减小。本次模型仿真出来的燃料电池的Simulink极化