摘要质子交换膜燃料电池具有高效安全、环境友好、工作温度低、可快速启动、结构简单等优点,且被认为是发展最好的能源和未来最理想的氢能利用方式之一，具有广阔的市场前景和巨大的商业价值。燃料电池系统的建模与控制研究对于提高燃料电池系统的效率、动态响应能力及使用寿命等有着重要的意义。84290

本文研究了质子交换膜燃料电池的基本原理及其各重要组件的工作机理和功能：其次，根据质子交换膜燃料电池电化学和热力学理论，结合经验公式，建立了质子交换膜燃料电池的电化学模型，并在MATLAB／SIMULINK仿真软件中建立了PEMFC的电化学模型，通过自定义输入信号源作为外加负载，加入了热力学模型动态环节，经过负载电流多层次的阶跃变化，仿真分析了PEMFC的动态响应特性；最后，将实验数据与模型进行对比验证。

关键词：质子交换膜燃料电池（PEMFC） 电化学模型 仿真 SIMULINK

毕业设计说明书外文摘要

Title  Modeling on electrical characteristics and experimental study of fuel cell。

Abstract There are quantities of advantanges of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC),such as safe, efficient, environmentally friendly, low working temperature, quick start,simple structure etc。PEMFC is considered the most development energy and ideal hydrogen energy useage ,having broad market prospect and huge commercial value of value。 Modeling and control of fuel cell system is of great significance for improving the efficiency of fuel cell system, dynamic response capability and service life。 

This paper studies the basic principle of the proton exchange membrane fuel cell and the working mechanism and functions of each important component。Then,according to the electrochemistry and thermodynamics theory of proton exchange membrane fuel cell , the electrochemical model of PEMFC is builded  in reference based on the empirical formula。The electrochemical model of PEMFC is established in the MATLAB / SIMULINK software。 By using the custom input signal source as the external load, the dynamic link of the thermodynamic model is added。 The dynamic response characteristics of PEMFC are simulated and analyzed by the step change of the load current。 At last，the experimental data and the model will be compared and verified。

Keywords: Proton exchange membrane fuel cell(PEMFC),electrochemical model,simulation,SIMULINK

目录

1  绪论 1

1。1研究背景 1

1。2 质子交换膜燃料电池的研究现状 1

1。3质子交换膜燃料电池的电堆建模 4

1。4本文主要内容 4

2  质子交换膜燃料电池及其建模方法 6

2。1 质子交换膜燃料电池原理 6

2。2 电堆主要部件 7

2。3 质子交换膜燃料电池建模方法 7

2。3。1 经验模型 7

2。3。2 机理模型 8

2。3。3 电化学稳态模型 8

2。3。4动态模型 10

3  PEMFC建模及动态仿真 13

3。1 MATLAB简介 13

3。2 模型设计 13

3。3 结果分析