张传升，陈凤祥，高昆鹏，周 苏

（1.同济大学 汽车学院，上海201804；2.山东建筑大学 信息与电气工程学院，山东 济南250101）

风冷式自呼吸质子交换膜燃料电池（proton exchange member fuel cell，PEMFC）阴极采用敞开式空气流场，通过风扇供应空气，这种强制对流方式一方面起到散热（或加热）作用，另一方面影响阴极端空气的湿度.因此，空气流量对温度和湿度都有重要的影响，而且电池性能往往低于外部加湿方式的燃料电池［1］.但是，由于在结构上省去了空气压缩机和水冷环，结构简单、体积小、重量轻，这类燃料电池较适用于移动电子设备电源和便携式应急电源，同时在低速运输工具方面（如电动自行车、场地车辆或作为增程器等）的应用潜力也不可忽视，具有重要的研究价值.

国内外研究多集中于质子交换膜自呼吸性能［2］和单片或者多片自呼吸燃料电池性能［3-7］，针对千瓦级电堆的研究鲜有报道.为更好地掌握风冷式自呼吸PEMFC堆的输入输出外特性和动态特性，本文对一款1kW 电堆的入口氢气压力和风扇转速进行了正交试验研究，分析了上述控制量对电堆输出电压的影响，相应结果可以用于验证这类电堆的机理模型，为完善电堆经验模型和相应的控制模型提供实验依据.

1 试验方案

1.1 试验平台

试验电堆为一款自增湿风冷式自呼吸PEMFC堆，72片单池串联，峰值功率为1.1kW，燃料为纯氢，氢气工作压力推荐值为150～165kPa，最高工作温度为65 ℃.4个风扇一方面保证反应所需的氧气量（空气量），另一方面则起到调节电……