范 晶 ， 周 蕾

（武汉船用电力推进装置研究所，武汉 430064）

氢氧燃料电池系统能量模型与仿真

范 晶 ， 周 蕾

（武汉船用电力推进装置研究所，武汉 430064）

针对氢氧燃料电池系统，从氢能储存、氢能转化、电能消耗和热能利用四个方面出发，建立系统能量参数模型，仿真系统能量参数随运行工况变化曲线，对参数加以预测和评定，从而指导燃料电池系统设计。

燃料电池 能量 仿真 Simulink

0 前言

氢氧燃料电池是一种电化学能源转化装置，它将氢气和氧气化学能经电化学反应方式直接转化为电能和热能以供应能量［1］。其不经过热机过程，因此不受卡诺循环的限制，能量转化效率高（40%～60%）；环境友好，几乎不排放氮氧化物和硫氧化物；二氧化碳的排放量也比常规发电厂减少40%以上［2，4］。

氢氧燃料电池系统的能量储存、转化及输出、电能消耗和热能利用过程的宗旨为提高能量储存密度，充分利用由化学能转化而来的电能和热能，增大电能有效输出。能量储存问题主要针对氢燃料储存；能量转化及输出针对燃料电池将化学能转化为电能和热能的过程，用燃料电池发电效率来衡量化学能转化效率；电能消耗是指辅机用电，直接影响燃料电池系统效率值；热能利用为燃料电池产生热能回收利用过程，可用系统综合能量利用率来衡量氢氧源回收利用热能大小。氢氧燃料电池系统能量原理如图1所示。

1系统能量参数模型

在仿真预测系统能量参数之前，在Matlab/Simulink软件中建立系统能量参数模型，将模型分模块进行封装，保留模块输入输出接口，封装后的仿真模型如图2所示。……