質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）反應氣體濕度的控制研究.pdf

1、燃料電池(Fuel Cell)是一種將存儲在燃料和氧化劑中的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。燃料電池的種類很多，而質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)由于其具有能量密度高、啟動迅速、結(jié)構緊湊、且能在低溫低壓下工作等特點，已被廣泛應用于分布式電站、交通動力和小型電源裝置中，是一種新型、有遠大發(fā)展前途的燃料電池。 水管理是PEMFC可靠運行的關鍵，PEMFC反應氣體

2、增濕法是水管理的主要方式之一。PEMFC的膜電極是其電化學反應的心臟。為了使質(zhì)子交換膜保持一定的潤濕度，以利于質(zhì)子的傳導，使PEMFC工作在最佳工況下，有必要對PEMFC反應氣體的濕度進行控制，使得入口處反應氣體在既定的溫度下達到飽和。 目前，PEMFC增濕器的種類很多，本文對原鼓泡增濕器進行了一些改進，并對增濕器的增濕過程進行了分析。另外，根據(jù)對PEMFC反應氣體在增濕過程中的一些平衡關系和守恒定律的分析，對反應氣體的濕度和溫

3、度以及其它一些相關的狀態(tài)量建立了一組偏微分方程的數(shù)學模型來描述反應氣體的增濕系統(tǒng)，并用仿真結(jié)果證實了分析和建模的正確性。 模糊控制（Fuzzy Control）和神經(jīng)網(wǎng)絡控制（Neural Network Control）是現(xiàn)代智能控制中的重要技術，將神經(jīng)網(wǎng)絡控制和模糊控制相結(jié)合，構成模糊-神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)（FNNS-Fuzzy Neural Network System）,是當前頗受人們關注的最新控制策略研究方向之一，并且已取得不

4、少理論研究成果。針對PEMFC反應氣體增濕系統(tǒng)的非線性和大時滯的特性，本文在研究了模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡控制的基礎上，考慮到這兩種智能控制都無需精確的控制對象模型以及神經(jīng)網(wǎng)絡自學習能力強的特點，提出了模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡相結(jié)合的方法，并設計了一個自適應模糊-神經(jīng)網(wǎng)絡控制器。該控制器基于PEMFC反應氣體濕度控制過程的輸入輸出關系，分析并確立了模糊控制規(guī)則，采用反向傳播算法訓練了一個神經(jīng)網(wǎng)絡。另外還設計了一個規(guī)則修正模塊，可以實時地調(diào)整控制輸出