基于Similink的質(zhì)子交換膜燃料電池模型搭建分析案例各個(gè)子模型的數(shù)學(xué)模型參考前面，基本參數(shù)見(jiàn)表3-1。在Matlab中的Simulink里構(gòu)筑模型，如圖所示。燃料電池外部整體的系統(tǒng)模型、燃料電池內(nèi)部具體的模型、電池堆棧模型、陰極質(zhì)量流模型、陽(yáng)極質(zhì)量流模型、燃料電池入口流道模型以及燃料電池出口流道模型都如圖所示[23]。表3-1燃料電池模型參數(shù)參數(shù)符號(hào)數(shù)值單位額定功率2.3千瓦單體數(shù)35個(gè)活化面積280平方厘米陽(yáng)極流道體積0.005立方米陰極流道體積0.01立方米質(zhì)子膜厚度178微米極限電流密度1.5安培每平方厘米干空氣的氣體常數(shù)286.9法拉第常數(shù)96485陽(yáng)極排氣流量系數(shù)2.2E-5陽(yáng)極進(jìn)氣流量系數(shù)3.6E-5大氣壓力1陽(yáng)極進(jìn)氣壓力3陽(yáng)極進(jìn)氣溫度333.15開(kāi)爾文氫氣摩爾質(zhì)量2.016氫氣定壓比熱14209氫氣定容比熱10124.71陰極排氣流量系數(shù)2.2E-5陰極進(jìn)氣流量系數(shù)3.6E-3陰極進(jìn)氣溫度333.15開(kāi)爾文陰極進(jìn)氣壓力7氧氣摩爾質(zhì)量32氧氣定壓比熱922氧氣定容比熱662.2氮?dú)舛▔罕葻?042氮?dú)舛ㄈ荼葻?45.2環(huán)境換熱系數(shù)17陰極換熱系數(shù)10陽(yáng)極換熱系數(shù)2氫氣熱值1.196E+8氣體常數(shù)8.314等效電容3過(guò)電勢(shì)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)0.00312-參考溫度296.15開(kāi)爾文冷卻水進(jìn)溫298.15開(kāi)爾文冷卻水出溫303.15開(kāi)爾文對(duì)流傳熱系數(shù)0.025熱傳導(dǎo)系數(shù)35.55圖3-1燃料電池系統(tǒng)外部整體模型圖3-2燃料電池系統(tǒng)內(nèi)部模型圖3-3陽(yáng)極質(zhì)量流模型圖3-4陰極質(zhì)量流模型圖3-5燃料電池堆棧模型圖3-6燃料電池入口流道模型圖3-7燃料電池出口流道模型圖3-8燃料電池Simulink極化曲線在基于數(shù)學(xué)公式而建立的Simulink模型搭建完成后，需要對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。打算使用極化曲線來(lái)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ褪欠裾_。以輸出電壓為縱軸，電流或電流密度為橫軸的曲線為極化曲線。它代表反應(yīng)速度電流和電位的關(guān)系[24]。這種電位的出現(xiàn)也在不斷腐蝕著電池。當(dāng)探尋電池的\t"/item/%E6%9E%81%E5%8C%96%E6%9B%B2%E7%BA%BF/_blank"電動(dòng)勢(shì)和電池反應(yīng)的關(guān)系時(shí)，電流幾乎無(wú)法從電極上經(jīng)過(guò)，\t"/item/%E6%9E%81%E5%8C%96%E6%9B%B2%E7%BA%BF/_blank"電極上的每個(gè)反應(yīng)都在平衡狀態(tài)下進(jìn)行的，所以電極反應(yīng)能夠逆向進(jìn)行。不過(guò)電池上有明顯地電流流經(jīng)時(shí)，便打破了電極的平衡狀態(tài)，使得\t"/item/%E6%9E%81%E5%8C%96%E6%9B%B2%E7%BA%BF/_blank"電極電勢(shì)遠(yuǎn)離平衡值，電極反應(yīng)無(wú)法逆向進(jìn)行了，即不可逆狀態(tài)，這種不可逆程度會(huì)隨著電流的上升而不斷增大。電極的極化就是因?yàn)殡姌O上有電流經(jīng)過(guò)導(dǎo)致的電極電勢(shì)遠(yuǎn)離平衡值的現(xiàn)象[25]。電池放電時(shí),端電壓將下降。所以正負(fù)極上的極化會(huì)隨著放電電流的提高而變大,使得電池的電壓減小。就算能夠保持放電電流穩(wěn)定不變,但正負(fù)極上活性物質(zhì)也會(huì)因?yàn)榉烹姇r(shí)間上升而降低，極化仍在上升,電池的電壓也會(huì)隨放電時(shí)間的增加而減小。本次模型仿真出來(lái)的燃料電池的Simulink極化