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燃料电池与储能

摘要

燃料电池发动机续航能力长、能量密度高，在飞机和高海拔工况的车辆领域受到越来越的关注。在高海拔工况的运行时，阴极空气的低压和欠气导致质子交换膜燃料电池（PEMFC，Proton Exchange Membrane Fuel Cell）系统的功率衰减。在本文提出了高压比、低流量的空气压缩机为电堆提供空气，使燃料电池发动机在给定的压力条件下正常放电。通过30kW的 PEMFC系统的模型和设备，模拟和验证了0米、1000米、2000米和3000米海拔下相应的极化曲线、空气压缩机功率和系统输出功率。结果表明，当海拔高度从0 m变化到3000 m时，系统的额定功率从36 kW降低到了30 kW，Amesim软件的仿真结果与高原环境仓燃料电池系统测试台架上验证结果一致。燃料电池发动机系统功率的降低的原因是设定的阴极空气入口压力较低造成的电堆功率的衰减，而当入口压力超过推荐压力时，空气压缩机功耗的增量将大于电堆功率的增量，从而导致系统功率继续降低。综上所述，提出了一种适用于高海拔工况的燃料电池系统模型和设备，对开发重量小、高功率密度燃料电池发动机系统具有重要意义。

关键词

质子交换膜燃料电池;高原环境;测试验证

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