3.5KW PEMFC热电联供系统研究与设计

燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的装置,是一种高效的绿色能源。燃料电池发电系统以其安装简单、高效洁净、功率密度大、运行稳定可靠等特点,日益成为分布式电源系统最有前景的能源技术之一,从而越来越被人们所重视。 本文首先介绍了3.5KW质子交换膜燃料电池热电联供系统的基本组成原理,对该系统重要组成部分(包括反应气供给系统、水/热管理系统、控制及电源转换系统)进行了功能分析和系统设计。所设计的系统中,反应气供给系统由燃料(氢气)供给子系统及氧化剂(空气)供给子系统组成,水/热管理系统由加湿子系统及冷却子系统组成,同时我们还设计了热电联供控制系统。 随后文章具体介绍了空气流量自动调节系统,电池温度管理,以及热电联供控制系统的理论研究与设计。由于燃料电池堆在电化学反应过程中,负载功率不断变化,为了降低风机本身功耗,并使外部冷却水的开关比例处于最佳状态,本文提出了平衡空气供给系统及电堆温度控制系统实时控制空气流量、及电堆温度,从而保证了燃料电池发电系统有较高的发电效率。同时我们还实现了基于CAN总线的热电联供控制系统特别其中的燃料电池电堆电压监控子系统。 本文采用合适的系统设计方案完成了3.5KW PEMF热电联供系统的硬件设计和软件设计,形成了实用化的燃料电池热电联供系统。