适配水下电源的氢燃料电池系统设计研究

王旭; 罗燕; 杨侠; 张刚

doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202312004

武汉工程大学学报 ›› 2024, Vol. 46 ›› Issue (4) : 446 -451. DOI: 10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202312004

适配水下电源的氢燃料电池系统设计研究

王旭, 罗燕, 杨侠, 张刚

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摘要

针对水下密闭高压的特殊环境，设计出适配水下电源的2 kW氢燃料电池系统，其包括氢气供给系统、氧气供给系统、冷却循环系统、加湿系统和废气回收系统。利用MATLAB/Simulink建立氢燃料电池仿真模型，对各系统的参数进行计算，并分析温度、气体压强、膜含水量对氢燃料电池性能的影响。结果表明：燃料电池系统正常运行所需要的最小氢气体积流量为24.7 L/min，最小氧气体积流量为11.9 L/min，最小氢气加湿量的质量流量为3.6 g/min，最小氧气加湿量的质量流量为1.75 g/min，最小冷却水体积流量为3.152 L/min。温度在313～353 K范围变化时，输出电压随着温度升高而增大；气体压强在0.10～0.25 MPa范围变化时，输出电压随气体压强增大而增大；膜含水量在7～22范围变化时，输出电压随膜含水量增大而增大。所建模型可以真实反应氢燃料电池的工作特性。