[发明专利]一种质子交换膜燃料电池建模的方法

权利要求书

1.一种质子交换膜燃料电池建模的方法，其特征在于，该方法包括：

根据燃料电池温度以及并联的电容器，构建燃料电池组的动态模型；

基于电解槽向所述燃料电池组供应燃料以及电解槽运行的温度，构建电解槽动态模型；

通过两级转换器将所述燃料电池组的输出电压和频率调整到目标值；以及通过单相四相逆变器将所述输出燃料电池组的直流电压转换为交流电压；

通过控制器控制进入所述燃料电池组的氢和氧的流量。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据燃料电池温度以及并联的电容器，构建燃料电池组的动态模型，包括：

根据燃料电池组的参数以及电化学热力学原理，确定单燃料电池的输出电压V为：

V＝E-υ_act+η_ohmic

其中，E为单燃料电池中无损耗的开路电压，V_act为所述燃料电池中阳极和阴极处的激活压降；η_ohmic为燃料电池中的欧姆电压损失。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

根据所述单燃料电池的输出电压V，得到所述燃料电池组的总输出电压V_stack：

V_stack＝n*V

其中，所述燃料电池组由n个串联的单燃料电池组成，n为正整数。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，

通过以下公式确定E：

其中，P_H2和P_O2分别为氢分压和氧分压；T为燃料电池的温度；

通过以下公式确定υ_act：

其中，i为单燃料电池的电流；ζ₁、ζ₂、ζ₃、ζ₄为模型参数；为催化剂表面的氧浓度；

通过以下公式确定η_ohmic：

η_ohmic＝-i*R_in

R_in＝0.01605-3.5*10^-5*T+8*10^-5*i

其中，i为单燃料电池的电流；T为燃料电池的温度。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据以下公式确定所述燃料电池组中的热平衡：

Q_I＝Q_S+Q_L

其中，Q_I为内部热能，Q_S为环境热损失，Q_L为内部热损失。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据以下公式确定Q_L：

根据以下公式确定Q_S：

根据以下公式确定Q_L：

Q_L＝i²(R_a+R_int)*n

其中，C_t为燃料电池的热容量，T为燃料电池的温度；Ta为环境温度；i为单燃料电池的电流；R_a为燃料电池电阻；n为单燃料电池的数量。

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电容器中使用的电极的截面积为所述燃料电池电极的截面积的500-2000倍。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述电容器为低通滤波器，并通过以下公式表示为：

其中，C为108.75mF毫伏，R_c为串联电阻，R_s为无意义电阻。