[发明专利]一种燃料电池的建模方法以及模拟方法

权利要求书

1.一种燃料电池的建模方法，其特征在于，该方法包括：

确定燃料电池组的参数，所述参数至少包括氢分压、氧分压、燃料电池的温度、电解质膜含水量，根据所述燃料电池组的参数，构建燃料电池组模型；

基于供给管的气体体积为入口气体减去排气之差与阳极通道或阴极通道反应中消耗的气体的和，以及出口气体速率与内部气体分压的比率为恒定值，构建供给管模型；

根据产生氢的燃料，构建燃料处理器模型；

基于燃料电池组的实际电压与最大电压之间的差值表示未转换为电能并以热量形式释放的能量，构建冷却系统模型。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建燃料电池组模型，包括：

根据燃料电池组的参数以及电化学热力学原理，得到单燃料电池的极化曲线表示；

根据所述单燃料电池的极化曲线表示，得到所述燃料电池组的极化曲线表示；

根据所述燃料电池组的极化曲线表示，构建燃料电池组模型。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述构建燃料电池组模型，包括：

根据所述燃料电池组的参数以及根据电容器，构建燃料电池组模型。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据燃料电池组的参数以及电化学热力学原理，得到单燃料电池的极化曲线表示：

V_FC＝E_nernst-V_ohmic-V_act-V_conc

其中，V_FC为单燃料电池的电压；

E_nernst为单燃料电池中无损耗的开路电压；

V_ohmic为由于单燃料电池中电子和离子运动的阻力而产生的显著电压降；

V_act为单燃料电池中阳极和阴极处的激活压降；

V_conc为由于活性物质浓度降低而产生的压降。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述单燃料电池的极化曲线表示，得到所述燃料电池组的极化曲线表示：

V_FC，Stack＝n*V_FC

其中，V_FC，Stack为燃料电池组的电压，所述燃料电池组由n个单燃料电池组成，其中，n为正整数。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，

通过以下公式确定E_nernst：

其中，P_H2和P_O2分别为氢分压和氧分压；T为燃料电池的温度；

通过以下公式组确定V_ohmic：

V_ohmic＝＝i_FC*(R_M+R_C)

其中，R_C为电极对电子通过的固定电阻；ρ_M为导电膜电阻率；A为导电膜有效面积；l为导电膜厚度；Jn为空载时燃油消耗量的电流密度；R为全局常数；F为是法拉第常数；

通过以下公式组确定V_act：

其中，i_FC为单燃料电池的电流；ζ₁、ζ₂、ζ₃、ζ₄为模型参数；为催化剂表面的氧浓度；

通过以下公式确定V_conc：

其中，J为燃油消耗量的电流密度。