15、PEM燃料电池监测与阴极液态水饱和度观测方法

PEM燃料电池监测与阴极液态水饱和度观测方法

1. PEM燃料电池建模假设

在对PEM燃料电池进行建模时，为了简化模型和降低系统维度，做出了以下几个重要假设：
- 气体分压恒定 ：假设气体分压保持不变，这样可以避免对多孔介质中气体传输进行建模，从而大幅降低系统维度。对于气体分压相关因素，可通过适当的系统参数识别进行补偿。若该假设不合理，可通过特定方法估计气体分压。
- 忽略阳极活化过电位 ：由于阳极活化过电位比阴极活化过电位低几个数量级，因此忽略阳极活化过电位。活化损失的计算公式为：
[
\eta_{act} = \frac{RT_{fc}}{\alpha_{c}F} \ln \left( \frac{j}{j_{0,ca}} \right)
]
其中，参考交换电流密度 ( j_{0,ca} ) 的修正方程为：
[
j_{0,ca} = 0.21 j_{0,ca,ref} a_{c} \left( 1 - \left( \frac{s_{opt} - s}{s_{opt}} \right)^{1/3} \right) e^{(-\Delta G^ /(RT_{fc})(1 - (T_{fc}/T_{ref})))}
]
- 膜充分水化 ：假设膜充分水化，欧姆损失的计算公式为：
[
\eta_{ohm} = R_{ohm} I
]
其中， ( R_{ohm} ) 是一个常数参数，考虑了膜的离子电导率和燃料电池导电组件的电阻。对于膜未正确水化的情况，可通过特