基于启停工况的质子交换膜燃料电池动态响应模型与计算方法研究

项目名称： 基于启停工况的质子交换膜燃料电池动态响应模型与计算方法研究

项目编号： No.11401150

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 贺明艳

作者单位： 杭州电子科技大学

项目金额： 22万元

中文摘要： 质子交换膜燃料电池（PEMFC）以其零排放、高效率、快启动等优点而被公认为本世纪首选的洁净高效发电技术之一。PEMFC经常处于变工况状态，内部多相流现象复杂，建立适当的动态数学模型，研究电池工作原理，是国内外开发新型能源急迫而又具挑战性的基础研究工作。本项目拟采用数值模拟的方法研究启停工况对PEMFC性能衰减的影响，主要包含以下三方面：1）基于三维非稳态多相模型与协同仿真平台，建立启停工况下PEMFC的动态响应模型；2）基于有限元-加权迎风有限体法，并采用多重网格、区域分解、并行等方法，设计高效稳定的计算方法用以求解模型中的非定常强耦合非线性微分方程组；3）利用上述模型与算法，分析启停工况对电池内流体流动、化学组分传递、电流密度分布等变化的影响。通过本项目的研究，从理论上阐明启停工况对电池性能衰减的影响因素，分析可能降低启停衰减的方法，为优化燃料电池的设计和运行提供可靠的理论依据。

中文关键词： 燃料电池；对流占优；两重网格方法；数值计算；误差分析

英文摘要： Polymer exchange membrane fuel cells (PEMFCs) have been known as one of the most clean and efficient power generation technologies because of their advantages such as low environmental impact, high power density and rapid start-up. It is a great challenge

英文关键词： fuel cell；convection-dominant；two-grid algorithm；numerical method；error analysis