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1　质子交换膜燃料电池水热管理机制1

1.1 质子交换膜燃料电池简介1

1.1.1 质子交换膜燃料电池工作原理4

1.1.2 质子交换膜燃料电池结构5

1.1.3 质子交换膜燃料电池堆简介6

1.2 质子交换膜燃料电池水热传输机制7

1.2.1 概述7

1.2.2 质子交换膜燃料电池水管理研究现状8

1.2.3 质子交换膜燃料电池热分布研究现状14

1.2.4 质子交换膜燃料电池水传输机制18

1.3 质子交换膜燃料电池扩散层表面液滴脱离机理20

参考文献22

2　质子交换膜燃料电池温度分布及热平衡机制27

2.1 质子交换膜燃料电池扩散层温度分布27

2.1.1 数学模型27

2.1.2 计算模型29

2.1.3 模型假设30

2.1.4 单流道扩散层温度分布30

2.1.5 操作压力对温度分布的影响31

2.1.6 反应气体流量对温度分布的影响32

2.1.7 进气温度对温度分布的影响33

2.2 氢空质子交换膜燃料电池温度场分布的实验研究34

2.2.1 燃料电池电堆温度分布的在线监测方法35

2.2.2 氢空燃料电池温度分布特性39

2.2.3 操作条件对氢空燃料电池温度分布的影响40

2.3 氢氧质子交换膜燃料电池温度场分布的实验研究47

2.3.1 氢氧燃料电池堆温度分布研究方法47

2.3.2 氢氧燃料电池温度分布48

2.3.3 操作条件对氢氧燃料电池温度分布的影响52

2.4 质子交换膜燃料电池内热平衡的理论分析55

2.4.1 不同过量系数进出口水蒸气流量分布57

2.4.2 对流换热量与总散热量的关系57

2.4.3 冷却水散热量分析58

2.4.4 电堆的产热速率分析59

2.4.5 系统热平衡分析60

参考文献62

3　质子交换膜燃料电池高温高压运行特性64

3.1 理论公式推导65

3.2 温度和压力对理论电压的影响67

3.3 最优工作压力分析68

3.4 燃料电池电堆高温运行特性分析69

参考文献72

4　质子交换膜燃料电池尾气冷凝机制74

4.1 尾气冷凝除湿对燃料电池性能的影响74

4.1.1 尾气冷凝除湿的理论机制74

4.1.2 尾气冷凝除湿机制的实验方法77

4.1.3 温度对电堆性能的影响78

4.1.4 阴极相对湿度对燃料电池性能的影响81

4.1.5 操作压力对燃料电池性能的影响82

4.1.6 尾气冷凝除湿对电池运行稳定性的影响83

4.2 尾气冷凝自增湿对燃料电池性能的影响85

4.2.1 燃料电池尾气冷凝系统设计85

4.2.2 尾气冷凝对电池性能的影响86

4.2.3 燃料电池尾气冷凝回收水量87

4.2.4 尾气冷凝自增湿散热特性分析89

参考文献94

5　质子交换膜燃料电池重力辅助排水机制95

5.1 重力辅助排水理论分析95

5.2 燃料电池单电池重力辅助排水的实验研究99

5.2.1 单电池重力辅助排水实验方法99

5.2.2 单电池基本性能102

5.2.3 不同流速电池性能103

5.2.4 不同温度低流速电池性能104

5.2.5 反应气体不加湿对电池性能影响105

5.3 燃料电池堆重力辅助排水的实验研究106

5.3.1 电堆重力辅助排水实验方法107

5.3.2 相同进气方式、不同倾斜角度对电池性能的影响109

5.3.3 相同倾斜角度、不同进气方式对电池性能的影响111

5.3.4 电堆竖直放置时电池浓差极化比较与分析113

参考文献113

6　闭口系质子交换膜燃料电池水气管理机制115

6.1 闭口燃料电池脉冲排放动态响应特性的实验研究116

6.1.1 闭口系燃料电池脉冲排放动态特性的实验研究方法116

6.1.2 阳极脉冲排放特性118

6.1.3 阴极脉冲排放特性126

6.1.4 阳极闭口运行对膜电极的影响131

6.2 阳极闭口系燃料电池的阴极出口开口率优化的实验研究139

6.2.1 阳极闭口系燃料电池的阴极出口开口率优化的实验方法139

6.2.2 阴极开口率对阳极闭口燃料电池运行稳定性影响141

6.2.3 不同阳极开口率下运行性能诊断142

6.3 阴、阳极全闭口系燃料电池运行特性的实验研究148

6.3.1 阴、阳极全闭口系燃料电池运行特性的实验研究方法148

6.3.2 阴、阳极全闭口燃料电池运行特性研究150

6.3.3 工作温度对全闭口运行影响151

6.3.4 压差对全闭口运行影响153

6.3.5 闭口系燃料电池运行性能诊断157

6.3.6 阴、阳极全闭口燃料电池运行优化159

6.4 闭口系燃料电池启停衰减特性的实验研究168

6.4.1 闭口系燃料电池启停衰减特性的实验研究方法168

6.4.2 横电流和横电压放电171

6.4.3 启动和停机过程172

6.4.4 闭口系燃料电池启停衰减诊断173

参考文献180