大功率PEMFC空气供给系统建模与实验验证

马智文，曾怡达，李　伦

（西南交通大学电气工程学院，四川 成都 610031）



大功率PEMFC空气供给系统建模与实验验证

马智文，曾怡达，李伦

（西南交通大学电气工程学院，四川 成都 610031）

近年来，质子交换膜燃料电池（PEMFC）作为车载燃料电池的主要动力源受到广泛关注。空气压缩机为电堆提供系统所需的氧气和阴极压力，是质子交换膜燃料电池系统中必不可少的一部分，其工作性能对燃料电池稳态和动态工作性能有很大的影响。基于实验室已有150 kW质子交换膜燃料电池系统，对离心式空压机的工作特性进行了研究，建立了包含离心式空气压缩机的空气供给系统应用模型。通过实验验证，仿真模型能够准确地反映离心式空压机与空气系统的特性，同时能真实反映包含离心式空压机的大功率质子交换膜燃料电池空气系统的稳态控制效果，以及不同控制策略下的动态响应效果。该模型对研究大功率质子交换膜燃料电池空气供给系统以及相应的控制策略提供理论支持，仿真模型与实验结果为下一步控制策略优化提供基础与参考。

PEMFC；离心式空压机；建模；仿真；控制

DOI：10.11949/j.issn.0438-1157.20151377

引　言

质子交换膜燃料电池作为一种新能源发电系统，正逐步成为在交通领域最具发展前景的新型能源之一，已成为世界电池领域内的研究焦点［1-2］。

空气压缩机（空压机）系统作为整个燃料电池系统中最重要的辅机设备，其作用是为燃料电池阴极系统提供足够的压力和流量的空气，满足电堆内部电化学反应发电的需要［3-4］。……