车用燃料电池的工作过程建模仿真设计文献综述

 2024-06-26 11:06
摘要

燃料电池作为一种高效、清洁的能量转换装置,在汽车领域的应用越来越受到重视。

为了深入理解车用燃料电池的工作过程、优化其性能以及开发高效的控制策略,对其进行建模仿真研究至关重要。

本文综述了车用燃料电池工作过程建模仿真的研究现状,首先介绍了燃料电池的基本原理、系统组成以及不同类型燃料电池的特点,然后重点阐述了燃料电池电化学模型、热力学模型、流体力学模型以及常用的仿真平台和软件,并对不同工况下燃料电池的性能、关键参数的影响以及仿真结果验证等方面进行了分析。

最后,总结了车用燃料电池建模仿真研究的未来发展趋势,包括多学科耦合建模、模型降阶、智能控制策略开发等。


关键词:燃料电池;建模仿真;电化学模型;热力学模型;流体力学模型

1.绪论

近年来,随着全球能源需求的不断增长和环境污染问题的日益严峻,开发和利用清洁、高效、可持续的能源已成为全球共识。

燃料电池作为一种将化学能直接转化为电能的电化学装置,具有能量转换效率高、零排放、噪声低等优点,被认为是21世纪最具发展潜力的新能源技术之一[1]。


燃料电池的基本工作原理是电化学反应。

以质子交换膜燃料电池(PEMFC)为例,其主要由阳极、阴极、电解质膜和催化剂层组成。

氢气在阳极催化剂层发生氧化反应,失去电子生成氢离子(质子);质子穿过电解质膜到达阴极;氧气在阴极催化剂层得到电子发生还原反应,与氢离子结合生成水。

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