1.2.1 PEMFC的应用研究现状 5

1.2.2 分数阶理论研究现状 6

1.3 本文主要研究内容 7

2  质子交换膜燃料电池 7

2.1 质子交换膜燃料电池基本原理 7

2.2 质子交换膜燃料电池的电堆性能特点 8

2.3 温度对PEMFC的影响 9

3 分数阶系统 10

3.1 分数阶定义 10

3.1.1 GL定义 10

3.1.2 RL定义 10

3.1.3 Caputo分数阶导数定义 11

3.2 分数阶性质 11

3.3 分数阶在其他系统中的应用 12

3.4 分数阶建模模型举例 12

4  质子交换膜燃料电池的分数阶建模 13

4.1 质子交换膜燃料电池电特性模型 13

4.1.1 电化学模型 13

4.1.2 热力学电动势 13

4.1.3 活化极化过电势 14

4.1.4 欧姆极化过电势 14

4.1.5 浓差极化过电势 15

4.2 质子交换膜燃料电池温度模型 15

4.2.1 总输入功率数学模型 16

4.2.2 电堆输出的数学模型 16

4.2.3 冷却散热热量的数学模型 16

5 PEMFC 模型的matlab仿真 17

5.1 质子交换膜燃料电池整数阶模型的matlab仿真 17

5.2 质子交换膜燃料电池分数阶模型的matlab仿真 22

结  论 27

致  谢 28

参考文献 29

附录： 31

1  引言

1.1 题目背景及意义

    能源和环境，是现今全人类共同关心的问题，是发展国民经济和提升人民生活水平的重要物质基础，同样也是关系着我国社会经济能否实现可持续发展的重要问题。传统能源固然不错，它给我们带来了科技的进步，经济、生活层次的提高。但是，它的弊端也在日益显露，环境污染、空气水平下降也越来越严重。例如：石油和煤在燃烧过程中产生的有毒气体，破坏了臭氧层，增加了温室效应，加剧了光化学烟雾。随着人类的进步科技的发展，这些弊端成为一种人类要求更高生活质量的催化剂。因此越来越多的目光投在开发高效、洁挣、安全、环保的新能源。燃料电池就是一种潜力巨大的新能源。

针对能源消耗量的剧烈增长与传统能源储备不足，燃料电池受到越来越多的关注，它的无污染、高效率的特性也是其中的主要原因。质子交换膜燃料电池不仅有一般燃料电池的优点外，它还具有能量转换率高、无腐蚀性、装置轻便、机动性强、低热辐射和低排放的特点。而这些特点使得燃料电池在建设分散电站、移动电源等方面发挥了很大的作用。

燃料电池是将氢气和氧化剂的化学反应，并且将反应生成的化学能通过电极转化为电能。他是一个“发电厂”，也因此被誉为继水力、火力、核电之后的第四大发明技术。但是针对他的研究目前在日本美国等发达国家研究的比较多，这门技术在我国也正在崛起。论文网