[发明专利]质子交换膜燃料电池模型优化处理方法

摘要

本发明涉及燃料电池。本发明公开了一种质子交换膜燃料电池模型优化处理方法，本发明的技术方案，首先查询燃料电池的结构参数，然后采用仪器测量燃料电池的工作参数及在不同输出电流下的输出电压，并将燃料电池模型估计的输出电压与实测输出电压的误差平方和均值定义为优化建模的目标函数后，通过优化技术获得模型参数，为质子交换膜燃料电池的研究提供模型。本发明获得的模型精度更高，稳定性更强。进行多次重复建模时，本发明的模型目标函数值的最优值、最差值、平均值和标准差均较小，其中最优值、最差值和平均值体现了模型的精度，标准差体现了模型的稳定性。本发明在进行质子交换膜燃料电池建模时具有更好的收敛性。

主权项

1.质子交换膜燃料电池模型优化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：a、以下式作为质子交换膜燃料电池模型的原型：V=n(E_Nernst-V_act-V_ohmic-V_con)其中，V为电池输出电压，n为电池芯个数，E_Nernst为电池热力势电压，V_act为活化极化电动势，V_ohmic为欧姆过电势，V_con为浓差极化过电势；上式中：ENernst=1.229-0.85×10-3×(T-298.15)+4.3085×10-5×T]]>×(ln(PH2)+0.5×ln(PO2))]]>Vact=-[ξ1+ξ2T+ξ3Tln(PO2×1.97×10-7×e498/T)+ξ4Tln(I)]]]>Vohmic=I×(lA×181.6×(1+0.03×IA+0.062×(T303)2(IA)2.5)(λ-0.634-3×IA)×e(4.18×(T-303T))+RC)]]>Vcon=-bln(1-I/A+JnJmax)]]>其中，T为电池环境的绝对温度，和分别为氢气和氧气的分压；I为输出电流，ξ₁，ξ₂，ξ₃和ξ₄为活化极化电动势系数，l为质子膜的膜厚度，A为活化区面积，λ为欧姆电压降的外电路系数，R_C为欧姆电压降的燃料电池内电阻，b为浓差极化过电势洗漱，J_n为由于燃料流动产生的电池内部电流密度，J_max为燃料电池最大电流密度；b、查询燃料电池技术手册得到结构参数n、l和A；c、测量燃料电池的工作参数参数T、I及在不同输出电流下的输出电压，并将燃料电池模型估计的输出电压与实测输出电压的误差平方和均值作为优化建模的目标函数；d、采用多准则自适应差分进化处理方法得到参数ξ₁、ξ₂、ξ₃、ξ₄、λ、b、R_C、J_n和J_max。