[发明专利]燃料电池内部状态模型的标定方法、装置和计算机设备

说明书

本申请中提供一种燃料电池内部状态模型的标定方法、装置和计算机设备。本申请中可以针对大面积燃料电池单体的不均一性可以建立燃料电池内部状态模型，然后对建立模型中的待标定量进行标定。对所述待标定量进行标定的过程中，可以采用一组稳态气体采样实验，通过测定和分析燃料电池的内部状态，完成对所述待标定量的标定。标定后的所述燃料电池模型的准确度更高，对于研究大面积多流道燃料电池单体内单个流道内部的不均一性以及不同流道间的差异性具有一定的意义和价值。

技术领域

本申请涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种燃料电池内部状态模型的标定方法、装置和计算机设备。

背景技术

燃料电池是一种电化学发电设备，其原理是：燃料(例如氢)和氧化剂(例如空气)通过膜电极发生电化学反应，产生电动势。质子交换膜燃料电池通常采用能够传递质子的聚合物膜作为电解质，反应过程中，质子通过膜从阳极传递到阴极，电子通过外接负载从阳极传递到阴极。燃料电池在运行过程中各单片的物质组分状态呈现出不一致性，这主要是由于配气不均匀性与单片的个体差异造成的。燃料电池单片对于整个电堆的寿命具有极大的影响。为此，在燃料电池建模过程中，应该考虑到燃料电池单片内部状态沿流道方向的不均一性以及流道之间的差异性。

燃料电池数值模型可以较为详细地反映燃料电池内部各物质组分的传递过程、电化学过程以及传热过程。传统的方案，包括质子交换膜燃料电池模型优化处理方法，认为燃料电池的状态是一致性的，未考虑到燃料电池单体的差异性。

发明内容

基于此，有必要针对传统的方案认为燃料电池的状态是一致性的，未考虑到燃料电池单体的差异性的问题，提供一种燃料电池内部状态模型的标定方法、装置和计算机设备。

一种燃料电池内部状态模型的标定方法，包括：

S100，确定燃料电池等效模型；

S200，结合所述燃料电池等效模型及燃料电池工作条件，建立燃料电池内部状态过程方程，并确定所述燃料电池等效模型的内部状态过程方程中的待标定量；

S300，通过燃料电池多点气体采样方法，获取所述燃料电池内部状态过程方程中的运算参数；

S400，将所述运算参数带入所述燃料电池等效模型的内部状态过程方程，求得一个或者一组所述待标定量；以及

S500，重复步骤S300和步骤S400，获取多个或多组所述待标定量，直至所述待标定量的变化范围在预设范围内，或者所述待标定量的误差平方和在预设范围内，则完成对所述待标定量的标定。

在一个实施例中，S110，将燃料电池等效为至少包括阴极进口腔和阴极出口腔的单流道多腔模型；

S210，结合燃料电池阴极腔室的工作电流条件和工作电压条件，建立所述单流道多腔模型的内部状态过程方程，所述单流道多腔模型的内部状态过程方程中待标定量为流动阻力系数；

S310，所述运算参数包括第一运算参数和第二运算参数，获取从阴极进口腔进入到阴极出口腔的气体流量作为所述第一运算参数，获取阴极出口腔排气流量作为所述第二运算参数；

S410，将所述第一运算参数和所述第二运算参数带入所述单流道多腔模型的内部状态过程方程，求得一个燃料电池阴极的流动阻力系数；

S510，重复步骤S310和步骤S410，获取多个所述流动阻力系数，直至所述待标定量的变化范围在预设范围内，则完成对所述流动阻力系数的标定。