[發(fā)明專(zhuān)利]一種質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的提效增壽方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011481487.1
• 申請(qǐng)日: 2020-12-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112864431A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李奇;李朔;尹良震;陳維榮
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01M8/04992
• 分類(lèi)號(hào): H01M8/04992;H01M8/04298
• 代理公司: 北京中創(chuàng)陽(yáng)光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11003
• 代理人: 尹振啟

1.一種質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的提效增壽方法，其特征在于，包括步驟：

S10，基于質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的能效和壽命，建立質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)模型；

S20，開(kāi)展恒流恒壓實(shí)驗(yàn)，獲取質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)對(duì)于綜合評(píng)價(jià)模型的特征映射關(guān)系；

S30，加入氧饑餓以及氧飽和懲罰因子作為系統(tǒng)最優(yōu)運(yùn)行區(qū)域求解的約束條件加快最優(yōu)運(yùn)行區(qū)域求解速率；

S40，根據(jù)約束下的全局優(yōu)化策略實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)最優(yōu)運(yùn)行區(qū)域劃分，同時(shí)考慮系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中存在的不確定性，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整綜合評(píng)價(jià)模型中加權(quán)系數(shù)比值；

S50，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)多模型滿(mǎn)意切換的自適應(yīng)預(yù)測(cè)控制方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)最優(yōu)運(yùn)行區(qū)域快速追蹤。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的提效增壽方法，其特征在于，在所述步驟S10中，基于質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的能效和壽命，建立質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)模型：

w₁,w₂,w₃分別為系統(tǒng)歸一化系統(tǒng)能效性能評(píng)價(jià)指標(biāo)、壽命評(píng)價(jià)指標(biāo)以及以安全約束性能指標(biāo)的加權(quán)因子；h₁,h₂,h₃為系統(tǒng)能效評(píng)價(jià)指標(biāo)中系統(tǒng)凈功率、效率與氫耗的權(quán)重，h₄,h₅為系統(tǒng)壽命評(píng)價(jià)指標(biāo)中電壓降與膜內(nèi)阻的權(quán)重，h₆,h₇為氧饑餓和氧飽和的懲罰因子，P^*_net、η^*_sys、ΔV^*_fc和R^*_internal為歸一化系統(tǒng)凈功率、效率、氫耗、電壓降和膜內(nèi)阻；Δλ^*_O2,star和Δλ^*_O2,satu為歸一化的氧饑餓指標(biāo)和氧飽和指標(biāo)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的提效增壽方法，其特征在于，在所述步驟S20中，通過(guò)恒流恒壓實(shí)驗(yàn)，在可變負(fù)載電流和過(guò)氧比下獲得系統(tǒng)性能綜合評(píng)價(jià)模型中系統(tǒng)凈功率、效率、氫耗、電壓降和膜內(nèi)阻特性數(shù)據(jù)，通過(guò)基于QR分解的多項(xiàng)式擬合，獲取質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)對(duì)于綜合評(píng)價(jià)模型的特征映射關(guān)系：

其中，P_net、η_sys、C_fc、ΔV_fc、R_internal分別為系統(tǒng)凈功率、效率、氫耗、電壓降和膜內(nèi)阻，g₁-g₅為相應(yīng)的擬合多項(xiàng)式，為系統(tǒng)過(guò)氧比，I_net為輸出電流。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的提效增壽方法，其特征在于，在所述步驟S30中，氧饑餓和氧飽和的懲罰因子的確定方法為：

其中，h₆為氧饑餓，h₇為氧飽和的懲罰因子；p，q為正常數(shù)，λ_O2,star和λ_O2,satu為氧饑餓和氧飽和邊界。