[发明专利]一种平板式固体氧化物燃料电池电堆温度分布估计方法在审
| 申请号： | 201510811980.8 | 申请日： | 2015-11-20 |
| 公开（公告）号： | CN105304920A | 公开（公告）日： | 2016-02-03 |
| 发明（设计）人： | 罗慧;李曦;尹泉 | 申请（专利权）人： | 华中科技大学 |
| 主分类号： | H01M8/04701 | 分类号： | H01M8/04701;H01M8/04992 |
| 代理公司： | 北京世誉鑫诚专利代理事务所(普通合伙) 11368 | 代理人： | 郭官厚 |
| 地址： | 430074 湖北*** | 国省代码： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 平板 固体 氧化物 燃料电池 温度 分布 估计 方法 | ||
1.一种平板式固体氧化物燃料电池电堆温度分布估计方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据质量守恒定律和能量守恒定律建立非线性电堆温度模型，并对所述电堆温度模型进行有限元处理；
S2、在稳定工作点附近，对步骤S1中所述电堆温度模型进行线性化处理得到线性电堆温度模型；
S3、基于上述线性电堆温度模型，设计用于观测电堆温度的龙伯格观测器；
S4、将固体氧化物燃料电池的实际输出作为电堆温度观测器的输入，将所述龙伯格观测器的输出与固体氧化物燃料电池的实际输出之间的差值作为观测误差反馈量作用于观测器，直至观测误差收敛至零，此时即可估计固体氧化物燃料电池电堆内部温度分布情况。
2.根据权利要求1所述一种平板式固体氧化物燃料电池电堆温度分布估计方法，其特征在于，步骤S1中所述根据质量守恒定律和能量守恒定律建立非线性电堆温度模型，具体是指：
根据质量守恒建立空气和燃料通道的摩尔分数方程:
其中，和分别为第k个节点中氧气、氮气、氢气和水蒸气的摩尔分数，和分别为第k个节点出口处的空气摩尔流速和燃料摩尔流速，和分别为阴极和阳极中第k个节点的气体摩尔数，ik为第k个节点的电流,F为摩尔流速；
根据能量守恒建立每个节点的空气层能量守恒方程：
电堆工作在隔热环境下，所以分别给出两端和中间的能量守恒方程，对于中间节点，第k个节点的固体层能量守恒方程：
其中,和分别为第k个节点中空气和燃料的温度,和分别为氧气和氮气的比热容,C1-C5分别是由电池材料和电极特性决定的常系数,和分别为氢气和水的焓,ρpen和ρic分别为PEN与连接体的密度,cpen和cic分别为PEN与连接体的比热容，Vcell为单片电池电压，τpen和τic分别为PEN与连接体的厚度，Vcell为单片电池电压，R为理想空气常数；
电堆两端固体层的动态特性：
通过电化学模型得到第k个节点的电流ik和单片电池电压Vcell之间的函数关系；
该固体氧化物燃料电池的工作电压等于能斯特电压减去三个极化电压：
其中,为第k个节点的能斯特电压,为第k个节点的等效电阻，和表示如下:
其中,为第k个节点的能斯特电压,为第k个节点的等效电阻，和分别为_欧姆极化电阻、活化极化电阻和浓差极化电阻，能斯特电压,为单片电池电压。
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