车用质子交换膜燃料电池仿真技术路线

张斌 庄才敖 郑宇

摘要：质子交换膜燃料电池作为燃料电池中重要的一种类型，可应用于汽车及小规模的发电站与便携式移动能源，是当前新能源领域的研究热点。主要针对车用质子交换膜燃料电池的三种仿真参数模型就当前国内外研究进展进行论述。

Abstract： Proton exchange membrane fuel cells， as an important type of fuel cells， can be applied to automobiles and small-scale power stations and portable mobile energy sources， which is a current research focus in the field of new energy. This paper mainly discusses the current research progress at home and abroad for three simulation parameter models of proton exchange membrane fuel cells for vehicles.

关键词：质子交换膜燃料电池（PEMFC）;仿真模型;技术路线

Key words： proton exchange membrane fuel cell （PEMFC）;simulation model;technical route

中图分类号：TM911.4                                    文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）06-0210-03

0  引言

燃料电池作为一项具有广阔应用前景的能源技术，具有高效率、低排放、低噪音及模块化等优势[1]。质子交换膜燃料电池作为其中极其重要的一个种类，有望大规模应用于汽车、发电、移动电源等众多领域，减轻当前面临的汽车尾气排放及燃煤污染物排放所带来的环境问题与温室气体造成的气候问题[2]。质子交换膜燃料电池的单电池结构主要包括阳极流场、膜电极结构（阳极扩散层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层、阴极扩散层）、阴极流场[3]。其中阴阳极流场结构影响进入扩散层流体的压力、流速以及电流传导与热传导等因素，一直是燃料电池研究的热点[4]。而核心组件即是质子交换膜和膜两侧的多孔电极，质子交换膜必须保证足够高的质子导电性以及能够化学和机械稳定性[5]。多孔电极即发生电化学反应的催化剂薄层，保证反应气体、电子、质子都能参与反应。气体扩散层则为反应气体从流场进入反应区域提供路径并与双极板相连使电子形成电路以及为膜电极结构提供机械支撑。……