摘要：能源不足和环境不足是当今人类社会面对的两大严峻考核,探讨和进展环境友好型新能源技术的需求尤为迫切。燃料电池是一种高效的电化学反应装置,它将化学能直接转化为电能,且不产生环境污染。其中,质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)更是因其运转温度低、能量密度高、动态特性好等突出优点,运用前景被普遍看好。但是燃料电池技术是一门涉及到众多学科的交叉学科,这给PEMFC的建模带来了很大的难度。另一方面,由于材料技术的限制,现有的质子交换膜对温湿度的要求较为严苛,这就给PEMFC系统设计和制约提出了很高的要求。本论文以PEMFC性能实验、操作条件优化、建模以及制约对策几个方面开展了相关工作,主要工作内容包括：(1)介绍了PEMFC所涉及到的主要原理和PEMFC系统的概念,并初步提出了小功率PEMFC电源的设计案例。(2)针对一款实验室自主开发研制的PEMFC开展了性能实验和操作条件优化实验,实现了对此PEMFC操作条件的优化。(3)PEMFC原理涉及到电学、电化学、热力学、流体动力学、材料学等众多学科,机理模型计算量大求解困难且精度不高。针对PEMFC这个复杂的非线性动态系统,采取BP神经网络建立了PEMFC的温度特性模型,该模型与实验数据的吻合度很高,可满足实时制约系统的需要。(4)在MATLAB/simupnk仿真环境下,建立了基于BP神经网络的PEMFC的温度特性模型,分别采取自适应摄动型极值搜索算法和滑模极值搜索算法设计了PEMFC最大效率追踪制约器。仿真结果表明：两种极值搜索算法都能追踪到PEMFC的最大效率工作点,提升PEMFC的性能；较摄动型极值搜索算法,滑模极值搜索算法在动态特性、稳态特性和鲁棒性等方面体现出优越性。关键词：质子交换膜燃料电池论文性能试验论文操作条件优化论文BP神经网络论文极值搜索论文滑模制约论文
本论文由www.808so.com摘要6-7
Abstract7-10
第1章 绪论10-15
1.1 引言10-11
1.2 国内外探讨近况11-13
1.2.1 燃料电池技术探讨近况及未来进展走势11-12
1.2.2 PEMFC模型及制约策略12-13
1.3 本课题探讨目标和主要内容13-15
第2章 PEMFC原理及其系统概述15-27
2.1 质子交换膜燃料电池的工作原理15-16
2.2 PEMFC重要组成部分16-18
2.2.1 双极板16
2.2.2 电极16-17
2.2.3 质子交换膜17
2.2.4 电催化剂17-18
2.3 PEMFC的热力学性质18-20
2.3.1 PEMFC电动势与自由能变化18
2.3.2 电动势与反应物及产物浓度之间的联系18-19
2.3.3 电动势的温度系数19-20
2.4 PEMFC电化学反应动力学浅析20-22
2.4.1 电极活化极化20-21
2.4.2 欧姆极化21-22
2.4.3 浓差极化22
2.5 PEMFC供电系统概述22-23
2.6 PEMFC小功率电源23-25
2.7 燃料电池的电动势与效率25-27
2.7.1 燃料电池的电动势25-26
2.7.2 燃料电池系统的效率26-27
第3章 PEMFC性能实验27-38
3.1 PEMFC性能实验27-34
3.1.1 PEMFC实验平台27-28
3.1.2 开路电压测试28-29
3.1.3 稳定性实验29-31
3.1.4 电池表面温度分布31-33
3.1.5 电池的性能33-34
3.2 阳极脉动进气实验34-38
3.2.1 脉动进气原理34-35
3.2.2 阳极脉动位置的选择35-36
3.2.3 脉动进气压强的影响36
3.2.4 负载电压对脉动效果的影响36-38
第4章 阴极开放式PEMFC建模38-46
4.1 阴极开放式PEMFC机理模型38-39
4.1.1 PEMFC温度模型38-39
4.1.2 质子交换膜水平衡机制39
4.2 PEMFC输出特性的人工神经网络建模39-46
4.2.1 人工神经网络原理40
4.2.2 BP神经网络模型结构40-41
4.2.3 基于BP神经网络的PEMFC温度特性建模41-43
4.2.4 PEMFC温度特性的BPNN模型43-46
第5章 PEMFC最大效率追踪46-67
5.1 PEMFC最大效率追踪不足的提出46
5.2 自适应制约论述46-48
5.2.1 自适应制约论述适用对象46-47
5.2.2 自适应制约的特点及分类47
5.2.3 自寻优制约系统47-48
5.2.4 变结构制约系统48
5.3 基于自适应制约的PEMFC最大效率追踪48-67
5.3.1 扰动观测法48-49
5.3.2 基于摄动的自适应极值搜索算法49-56
5.3.3 自适应滑模极值搜索算法56-67
总结与展望67-69
总结67-68
展望68-69
致谢69-70
参考文献70-73
攻读硕士学位期间发表的论文73
394.1.1PEMFC温度模型38-394.1.2质子交换膜水平衡机制394.2PEMFC输出特性的人工神经网络建模39-464.2.1人工神经网络原理404.2.2BP神经网络模型结构40-414.2.3基于BP神经网络的PEMFC温度特性建模41-434.2.4PEMFC温度特性的BPNN模型43-46第5章PEMFC最大效率追踪46-675.1PEMFC最大效率追踪不足的提出465.2自适应制约 WWw.808so.com 808论文查重
质子交换膜燃料电池,性能试验,操作条件优化,BP神经网络,极值搜索,滑模控制,
更新时间：2024-04-08
作者：用户投稿
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