[00646478]直接甲醇燃料电池性能及控制系统

直接甲醇燃料电池作为质子交换膜燃料电池的一种，具有系统结构简单、体积能量密度高、启动时间短等特点，在车用电源、数码产品等领域具有广阔的应用前景。针对直接甲醇燃料电池控制系统方面存在的甲醇浓度难控、系统功耗大等问题，该项目在研究其工作机理及影响因素的基础上，对直接甲醇燃料电池电池性能及控制系统进行了深入研究。主要研究内容：1、根据自呼吸式直接甲醇燃料电池输出性能较差，且在负载突然变化时不能及时响应和满足负载瞬时功率的需求，设计了聚合物锂电池与燃料电堆双电源混合供电系统。不仅提高了直接甲醇燃料电池输出能力和瞬时响应能力，而且减少了燃料电池的功率需求。2、针对主动式直接甲醇燃料电池，设计甲醇溶液浓度、电堆工作温度、电压电流等参数的实时测控系统。该系统能根据负载大小和自身工作状态，自动调节电堆温度以及阴阳极进料速度等。具有较好的能量管理策略以及直观的人机交互界面，实现了直接甲醇燃料电池系统的开发与应用。针对甲醇浓度传感器体积大和成本高等缺点，设计一种简易的甲醇浓度传感检测装置，可在线实时检测系统的甲醇浓度。3、为避免电堆衰减带来的影响，使系统更加平稳有序地对外供电，提出一种多堆组合型联合供电结构，并设计多堆直接甲醇燃料电池电源控制系统。可对多个电堆工作温度、电压和电流等参数实时监测，根据多堆协调工作算法及混合供电策略，有效地对整个多堆组合型直接甲醇燃料电池进行管理控制。主要技术指标：1、环境温度在-40℃～85℃内，系统工作正常；环境中的相对湿度小于等于80%的环境下，系统正常工作；电堆的工作温度高于80℃时，启动冷却风扇制冷；2、在系统启动时，蓄电池开始供电、持续15分钟左右。在系统工作时，当蓄电池的电量不足(低于45%时)电堆开始对蓄电池充电；3、保护电路反应迅速，响应时间在0.2s以内；4、外围附加测量器件功耗小，低于燃料电池总功耗的10％。获得专利情况：1、发明专利：直接甲醇燃料电池甲醇溶液浓度自动检测补给装置专利号：20091008937782、实用新型专利：一种直接甲醇燃料电池甲醇溶液浓度自动检测装置专利号：ZL2009201102223。应用推广及效益情况：项目在郑州乐华电子有限公司、郑州大地计算机工程有限公司等单位进行了测试和应用，应用效果显示：该直接甲醇燃料电池控制系统外围附加测量器件功耗小、响应速度快、系统高度集成，功能和技术指标不仅满足用户需求，而且经专家鉴定认为该项目的研究处于国内领先地位。随着百瓦、千瓦级以上的甲醇燃料电池推广应用，将大大改善中国的能源供给结构，可带来巨大的社会效益和经济效益。项目研制过程中，培养十余名青年教师、博士及硕士研究生，发表学术论文11篇，其中SCI、EI收录6篇，获国家发明专利1项，实用新型专利1项。