燃料电池内部化学反应速率不断加快,同时降低了电极的电压,并且提高了电解质膜的电导率。这在一定程度上能够升高燃料电池电能转化效率。然而热量不断地在电堆内部积累也会使燃料电池的电解质膜上的水分不断减少,进而降低了燃料电池电解质膜湿度,使质子膜变得干燥导致其被破坏。燃料电池电堆最终因为质子膜被破坏不能够正常地工作运行。当燃料电池的温度、湿度以及氢气供给量稳定保持在正常的状态下,燃料电池的输出功率就完全依靠阴极氧气的供给量。燃料电池正常工作运行时,燃料电池所接外部负载突然变小,会增大其输出功率。进而导致燃料电池内部的电化学反应速率突然加快,最终造成电堆内部的氧气快速地被消耗。燃料电池就会出现“缺氧”现象。此时,如果不对燃料电池的氧气供给量加以控制,进而会使燃料电池电能转化效率降低。严重时会损坏燃料电池内部结构,缩短其使用寿命。然而,当燃料电池内部出现空气供给过量的情况时,燃料电池就会出现“氧饱和”现象。这会增加空气压缩机功率损耗。与此同时,多余的空气会带走燃料电池电堆内部热量,会使燃料电池催化剂活性降低,并且质子膜湿度会降低导致其变干而被破坏。最终燃料电池的电能转化效率会下降。对于燃料电池内部出现的“氧饥饿”和“氧饱和”两种现象,设计出一个稳定高效的燃料电池空气供给控制系统是十分必要的。因此,稳定高效的空气供给控制系统是燃料电池电堆稳定工作运行的重要保证。1.3国内外研究现状随着世界能源危机,环境污染的加剧,各国家都会加大力度研发新型绿色清洁能源。尤其是针对质子交换膜燃料电池研究与设计,他们投入的人力和财力十分巨大。在21世纪初期,燃料电池的研究[1,2]与设计进入到了一个快速的进步发展阶段。尤其是经过大量实验研究表明,空气供给系统对燃料电池稳定工作运行产生巨大影响。所以,对于燃料电池空气供给系统的研究是必不可少的。国内外研究学者对于燃料电池空气供给控制系统的研究处于不太成熟的阶3
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