王茹，沈永超，卫东，郭倩

（1 中国计量大学基建处，浙江杭州310018； 2 中国计量大学机电工程学院，浙江杭州310018）

引 言

质子交换膜燃料电池具有冷启动、零污染等优点，获得广泛的关注和深入的研究。燃料电池堆的水管理状态严重影响电堆输出性能，甚至导致出现膜干、水淹等现象，加速电堆组件退化。因此，结合U-I特性法和电化学阻抗谱法，分析和研究温湿度耦合关系下的电堆水管理状态，在直流内阻和交流阻抗特性中的响应，对优化操作条件、提高电堆的输出性能具有重要意义[1-3]。

近年来，专家学者针对燃料电池传质、传热和电化学过程，建立PEMFC等效电路模型和阻抗机理模型取得丰硕成果。Giner-Sanz等[4-5]通过研究温湿度变化对膜含水量的影响，建立半经验等效电路模型，能够较好模拟单电池EIS阻抗响应。Russo等[6]提出基于无量纲参数的阻抗建模方法，与等效电路法相比，实验证明同样具有较高的精度，Pivac等[7]提出的PEMFC阻抗模型，解决了因传统模型忽略低频弛豫现象而产生的差异性问题。Jahnke等[8]通过建立了电堆工作温度与压力之间的耦合关系模型，研究电堆性能退化机理。Georg等[9]建立的二维瞬态物理连续水平模型，研究了不同水管理状态下的离子浓度梯度变化对阻抗的影响规律。Laribi等[10]通过利用神经网络优化PEMFC阻抗模型，辨识获得了较高精的模型参数。Vivona等[11]针对HT-PEMFC建立了伪2D阻抗模型，在不同阴极化学计量比、氧气摩尔浓度条件下，通过实验对模型的有效性和可靠性进行验证。……