燃料电池系统气体调压控制

摘要

质子交换膜燃料电池(PEMFC)由于其理想能量转换效率高、噪声小、可靠性高和可维修性等优点被人们所重视,并且成为当前燃料电池汽车中应用最为广泛的燃料电池类型.然而,PEMFC系统是一个高度非线性、多尺度、强耦合并且输出较软的系统,其工作特性复杂,性能受气体压力、温度等多种影响因素干扰.精确调节燃料电池内部压力,能够有效防止质子交换膜脱落,提高电堆工作性能,延长电堆使用寿命.本文针对质子交换膜燃料电池系统的气体压力调节问题,首先在MATLAB/Simulink环境下搭建了燃料电池供气系统的仿真模型,包括燃料电池电堆模型和关键子部件模型,考虑了气体在传输过程中的压力和流量的变化机制.在此基础上设计了气体压力的调节策略,分别针对阴极气体压力和阳极气体压力设计相应的控制器,仿真结果显示阴阳极两侧的压力均能控制在理想的范围内.