17、PEM燃料电池监测：实验验证与结果分析

PEM燃料电池监测：实验验证与结果分析

1. 引言

在燃料电池技术的发展中，对质子交换膜（PEM）燃料电池的监测至关重要。准确监测电池内部的状态，如液态水饱和度等，有助于提高电池的性能和稳定性。本文将详细介绍PEM燃料电池监测的实验验证过程，包括实验设置、方法、系统识别以及结果讨论。

2. 实验设置

2.1 燃料电池选择

选择了Horizon燃料电池技术的H - 100 PEMFC堆栈，它由20个电池组成，额定功率为100W。由于其体积小、重量轻且采用开放式阴极架构，无过多外设，非常适合小型运输应用。

2.2 各部件及测量设备

• 阴极部分 ：阴极采用自增湿设计，配有风扇为阴极输送空气并冷却系统。阴极空气速度通过E + E Elektronik的EE75热膜传感器测量，风扇由National Instruments的NI - 9505 PWM模块控制。
• 阳极部分 ：阳极由压缩氢气瓶提供纯氢气，为避免设计流量控制器，H - 100燃料电池采用死端模式运行。压力调节器将阳极入口压力维持在0.4 bar，每20秒执行500 ms的吹扫。
• 环境控制 ：由于开放式阴极架构使系统对环境条件敏感，为保证实验可重复性，将燃料电池置于环境舱中，用于调节环境温度、相对湿度和氧气浓度。
• 测量设备 ：阴极的湿度和环境温度通过Vaisala的HMM211传感器测量，每个电池的温度通过K型热电偶单独测量，取