质子交换膜燃料电池多物理场建模及模型参数敏感性分析

作     者：马睿 杨富旺 霍喆 谢任友 赵冬冬 高非 MA Rui;YANG Fuwang;HUO Zhe;XIE Renyou;ZHAO Dongdong;GAO Fei

作者机构：西北工业大学自动化学院陕西省西安市710072 贝尔福-蒙贝利亚技术大学法国贝尔福90010 

出 版 物：《中国电机工程学报》 (Proceedings of the CSEE)

年 卷 期：2024年第44卷第7期

页      面：2699-2709,I0015页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52377213) 

主　　题：质子交换膜燃料电池 机理模型 多物理场 参数敏感性 

摘      要：受限于外部运行工况及内部多物理场参数的耦合作用机制,质子交换膜燃料电池的精确机理建模成为其研发和应用的瓶颈。该文通过探究燃料电池内部“电-热-流多场耦合关系,构建准一维电堆动态模型,并基于单参数敏感性和多参数敏感性分析,得到不同模型参数的敏感度指标,完成了建模中部分关键参数的权重分析。为验证模型精度及耦合参数变动对输出特性的影响,在搭建Ballard NEXA 1.2 kW燃料电池测试平台的基础上开展变载及参数变动实验。结果表明,所构建的模型能够较为精确的模拟电堆特性,且对称因子、活化面积和压力系数的变动对电堆输出的影响较大。结果可为燃料电池电堆的测试及改型提供理论基础,并揭示电堆故障及老化过程中主要参数的衰退变化趋势。