同济博士论丛 质子交换膜燃料电池仿真方法及若干现象研究PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 燃料电池技术概述 1

1.2 质子交换膜燃料电池结构和基本原理 2

1.2.1 质子交换膜燃料电池结构与基本反应 2

1.2.2 热力学基础与电池开路电压 3

1.2.3 电化学基础与电池反应速度 5

1.2.4 各种过电位及其影响因素 8

1.3 质子交换膜燃料电池研究现状 14

1.3.1 质子交换膜燃料电池的应用情况 14

1.3.2 质子交换膜燃料电池相关问题研究进展 16

1.4 质子交换膜燃料电池数值仿真研究现状 23

1.4.1 分布参数模型研究现状 24

1.4.2 集总参数模型研究现状 27

1.5 本书工作的意义和内容 27

第2章 质子交换膜燃料电池分布参数模型 29

2.1 分布参数数学模型 29

2.1.1 守恒方程 29

2.1.2 重要参数的数值特征 34

2.1.3 数值计算方法 36

2.2 间断系数处理 38

2.2.1 问题由来 38

2.2.2 Kirchhoff变换 44

2.2.3 Fluent及其UDF 48

2.2.4 数值仿真分析 50

2.3 数值仿真验证与分析 54

2.3.1 数学模型介绍 54

2.3.2 仿真结果的数值误差估计判据 58

2.3.3 数值仿真验证 59

2.3.4 数值仿真分析 61

2.4 本章小结 64

第3章 质子交换膜燃料电池协同仿真与电压“undershoot”现象研究 65

3.1 引言 65

3.2 协同仿真平台的建立 66

3.2.1 模型简化与假设 68

3.2.2 氢气供应系统模型 68

3.2.3 空压机模型 69

3.2.4 增湿器模型 69

3.2.5 质子交换膜燃料电池堆模型 70

3.3 电压“undershoot”现象试验研究 72

3.3.1 试验系统及装置 73

3.3.2 试验目的及步骤 74

3.4 数值仿真验证与分析 78

3.4.1 数值仿真验证 80

3.4.2 重要物理量动态特性分析 81

3.5 本章小结 86

第4章 质子交换膜燃料电池堆内电压非一致性研究 88

4.1 引言 88

4.2 数学模型 91

4.2.1 模型假设和仿真区域 91

4.2.2 守恒方程和边界条件 91

4.2.3 数值计算方法 94

4.3 数值结果分析 95

4.3.1 温度对堆内单池电压分布的影响 95

4.3.2 热操作环境对堆内单池电压分布的影响 104

4.3.3 不同导热材料对堆内单池电压分布的影响 108

4.3.4 接触电阻增大对堆内单池电压分布的影响 113

4.4 本章小结 113

第5章 质子交换膜燃料电池阳极“purge”现象研究 115

5.1 引言 115

5.2 质子交换膜燃料电池阳极purge的试验研究 117

5.3 质子交换膜燃料电池阳极purge的模型研究 123

5.3.1 数学模型 124

5.3.2 数值仿真与讨论 132

5.4 本章小结 142

第6章 结论与展望 143

6.1 结论 143

6.2 创新点 146

6.3 展望 146

附录A 148

附录B 150

参考文献 153

后记 167