质子交换膜燃料电池冷启动性能仿真与启动策略研究

目录

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 质子交换膜燃料电池概述

1.2.1 质子交换膜燃料电池发展历史与现状

1.2.2 质子交换膜燃料电池组成与工作原理

1.2.3 质子交换膜燃料电池工作性能表征与冷启动特性

1.3 质子交换膜燃料电池冷启动研究现状

1.3.1 实验研究

1.3.2 模拟研究

1.3.3 辅助冷启动策略研究

1.4 本文研究内容与研究方法

1.5 本章小结

第二章 质子交换膜燃料电池冷启动模型

2.1 引言

2.2 PEMFC冷启动过程中水的相变

2.3 PEMFC冷启动数学模型

2.3.1 质量守恒方程

2.3.2 动量守恒方程

2.3.3 组分守恒方程

2.3.4 能量守恒方程

2.3.5 电子电势守恒方程

2.3.6 离子电势守恒方程

2.3.7 冰的形成方程

2.4 模型相关的物性参数

2.5 本章小结

第三章 关键参数对PEMFC冷启动性能影响的仿真研究

3.1 引言

3.2 三维多相多物理场冷启动模型搭建

3.2.1 几何模型

3.2.2 边界条件设置与多物理场耦合

3.2.3 网格剖分以及网格无关性验证

3.2.4 求解方法与建模过程

3.2.5 模型验证

3.3 阴极催化层设计参数对冷启动性能影响的仿真研究

3.3.1 阴极催化层厚度对冷启动性能的影响

3.3.2 阴极催化层孔隙率对冷启动性能的影响

3.3.3 阴极催化层铂碳比（wt%Pt-C）对冷启动性能的影响

3.4 电池操作参数对冷启动性能影响的仿真研究

3.4.1 电池外表面传热系数对冷启动性能的影响

3.4.2 启动电流密度对冷启动性能的影响

3.5 本章小结

第四章 质子交换膜燃料电池辅助冷启动策略研究

4.1 引言

4.2 辅助冷启动策略原理与模型搭建

4.2.1 辅助冷启动工作原理

4.2.2 辅助冷启动策略模型的搭建

4.3 辅助冷启动策略对冷启动性能的影响分析

4.3.1 电池温度的变化

4.3.2 阴极催化层冰体积分数与阴极催化层孔隙率的变化

4.3.3 电池密度的变化

4.3.4 不同时刻不同位置的温度分布

4.3.5 不同时刻阴极中部横截面冰体积分数分布

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

在读期间公开发表的论文

致谢