张 敬,龙博林,王 辉,罗国安

(湖南理工学院 机械工程学院,湖南 岳阳 414006)

0 引言

根据冷却方式的不同,质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆可分为空气冷却和循环水冷却两种类型.空冷型电堆相比于水冷型电堆,工作温度低,自身功耗小,配套集成系统中不需要加湿器、水泵、空压机等辅助设备,系统结构相对简单且成本较低.因此,空冷型PEMFC在中小功率备用电源、分布式发电和便携式电源等领域得到广泛应用.研究表明,空冷型燃料电池的输出性能受到空气流量、电堆工作温度、尾气排放周期与时间等参数影响[1～7].然而空冷燃料电池的电堆工作温度与空气流量、尾气排放周期是相互影响,相互耦合的.因此,要使空冷燃料电池在相应负载工况下输出较高功率,电池的高效热管理变得至关重要.文[8]对质子交换膜燃料电池的阳极脉冲排放进行了动态特性研究,通过改变阳极进气压力与电池工作温度等条件,分析电池的尾气排放周期、电池工作温度与电池性能之间的联系,得到脉冲排放的最佳方案.由于很难精确建立电堆输出功率与风扇转速、电堆温度、脉冲排放周期等参数的数学模型,以往研究都聚焦于温度特性,期望找到不同负载电流下电堆的最优工作温度,从而对电堆的温度进行控制.文[9～12]研究了空冷自增湿PEMFC的温度与输出性能的关系,通过控制PEMFC电堆工作在最优温度范围,以实现PEMFC输出性能达到最佳.但在实际过程中,最优工作温度其……