[發(fā)明專利]燃料電池內(nèi)部狀態(tài)模型的標(biāo)定方法、裝置和計(jì)算機(jī)設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811641141.6
• 申請(qǐng)日: 2018-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN109815554B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐梁飛;王清;李建秋;方川;胡駿明;歐陽明高;胡尊嚴(yán)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G16C10/00
• 代理公司: 11606 北京華進(jìn)京聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 劉誠

本申請(qǐng)中提供一種燃料電池內(nèi)部狀態(tài)模型的標(biāo)定方法、裝置和計(jì)算機(jī)設(shè)備。本申請(qǐng)中可以針對(duì)大面積燃料電池單體的不均一性可以建立燃料電池內(nèi)部狀態(tài)模型，然后對(duì)建立模型中的待標(biāo)定量進(jìn)行標(biāo)定。對(duì)所述待標(biāo)定量進(jìn)行標(biāo)定的過程中，可以采用一組穩(wěn)態(tài)氣體采樣實(shí)驗(yàn)，通過測(cè)定和分析燃料電池的內(nèi)部狀態(tài)，完成對(duì)所述待標(biāo)定量的標(biāo)定。標(biāo)定后的所述燃料電池模型的準(zhǔn)確度更高，對(duì)于研究大面積多流道燃料電池單體內(nèi)單個(gè)流道內(nèi)部的不均一性以及不同流道間的差異性具有一定的意義和價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種燃料電池內(nèi)部狀態(tài)模型的標(biāo)定方法、裝置和計(jì)算機(jī)設(shè)備。

背景技術(shù)

燃料電池是一種電化學(xué)發(fā)電設(shè)備，其原理是：燃料(例如氫)和氧化劑(例如空氣)通過膜電極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。質(zhì)子交換膜燃料電池通常采用能夠傳遞質(zhì)子的聚合物膜作為電解質(zhì)，反應(yīng)過程中，質(zhì)子通過膜從陽極傳遞到陰極，電子通過外接負(fù)載從陽極傳遞到陰極。燃料電池在運(yùn)行過程中各單片的物質(zhì)組分狀態(tài)呈現(xiàn)出不一致性，這主要是由于配氣不均勻性與單片的個(gè)體差異造成的。燃料電池單片對(duì)于整個(gè)電堆的壽命具有極大的影響。為此，在燃料電池建模過程中，應(yīng)該考慮到燃料電池單片內(nèi)部狀態(tài)沿流道方向的不均一性以及流道之間的差異性。

燃料電池?cái)?shù)值模型可以較為詳細(xì)地反映燃料電池內(nèi)部各物質(zhì)組分的傳遞過程、電化學(xué)過程以及傳熱過程。傳統(tǒng)的方案，包括質(zhì)子交換膜燃料電池模型優(yōu)化處理方法，認(rèn)為燃料電池的狀態(tài)是一致性的，未考慮到燃料電池單體的差異性。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對(duì)傳統(tǒng)的方案認(rèn)為燃料電池的狀態(tài)是一致性的，未考慮到燃料電池單體的差異性的問題，提供一種燃料電池內(nèi)部狀態(tài)模型的標(biāo)定方法、裝置和計(jì)算機(jī)設(shè)備。

一種燃料電池內(nèi)部狀態(tài)模型的標(biāo)定方法，包括：

S100，確定燃料電池等效模型；

S200，結(jié)合所述燃料電池等效模型及燃料電池工作條件，建立燃料電池內(nèi)部狀態(tài)過程方程，并確定所述燃料電池等效模型的內(nèi)部狀態(tài)過程方程中的待標(biāo)定量；

S300，通過燃料電池多點(diǎn)氣體采樣方法，獲取所述燃料電池內(nèi)部狀態(tài)過程方程中的運(yùn)算參數(shù)；

S400，將所述運(yùn)算參數(shù)帶入所述燃料電池等效模型的內(nèi)部狀態(tài)過程方程，求得一個(gè)或者一組所述待標(biāo)定量；以及

S500，重復(fù)步驟S300和步驟S400，獲取多個(gè)或多組所述待標(biāo)定量，直至所述待標(biāo)定量的變化范圍在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，或者所述待標(biāo)定量的誤差平方和在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則完成對(duì)所述待標(biāo)定量的標(biāo)定。

在一個(gè)實(shí)施例中，S110，將燃料電池等效為至少包括陰極進(jìn)口腔和陰極出口腔的單流道多腔模型；

S210，結(jié)合燃料電池陰極腔室的工作電流條件和工作電壓條件，建立所述單流道多腔模型的內(nèi)部狀態(tài)過程方程，所述單流道多腔模型的內(nèi)部狀態(tài)過程方程中待標(biāo)定量為流動(dòng)阻力系數(shù)；

S310，所述運(yùn)算參數(shù)包括第一運(yùn)算參數(shù)和第二運(yùn)算參數(shù)，獲取從陰極進(jìn)口腔進(jìn)入到陰極出口腔的氣體流量作為所述第一運(yùn)算參數(shù)，獲取陰極出口腔排氣流量作為所述第二運(yùn)算參數(shù)；

S410，將所述第一運(yùn)算參數(shù)和所述第二運(yùn)算參數(shù)帶入所述單流道多腔模型的內(nèi)部狀態(tài)過程方程，求得一個(gè)燃料電池陰極的流動(dòng)阻力系數(shù)；

S510，重復(fù)步驟S310和步驟S410，獲取多個(gè)所述流動(dòng)阻力系數(shù)，直至所述待標(biāo)定量的變化范圍在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則完成對(duì)所述流動(dòng)阻力系數(shù)的標(biāo)定。