CN115000464B - 一种pemfc的参数调控方法、装置、设备及介质 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种PEMFC的参数调控方法、装置、设备及介质，属于新能源技术领域，该方法包括：获取PEMFC在运行过程中的实际运行参数；根据PEMFC的工作机理、实际运行参数和PEMFC的交换电流密度创建PEMFC的活化极化过电压模型，并根据PEMFC的工作机理、实际运行参数和PEMFC的极限电流密度创建PEMFC的浓度极化过电压模型；根据活化极化过电压模型、浓度极化过电压模型和PEMFC的欧姆极化过电压模型创建PEMFC的电压模型，并利用电压模型对PEMFC的运行参数进行调控。通过该方法不仅可以对PEMFC的运行参数进行准确调控，而且，也可以使其所输出的电压能够更好的与实际应用场景相适配。

Description

一种PEMFC的参数调控方法、装置、设备及介质
技术领域
本发明涉及新能源技术领域，特别涉及一种PEMFC的参数调控方法、装置、设备及介质。
背景技术
PEMFC（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，质子交换膜燃料电池）因其具有零污染、能量转换效率高以及低噪声低辐射等优点，所以，PEMFC在交通、发电站、储能以及移动装备等技术领域有广泛的应用前景。
为了使PEMFC所输出的电压能够更好的与实际应用场景相适配，通常需要对PEMFC的运行参数进行调节。在现有技术中，一般都是基于PEMFC的电压模型来对PEMFC的运行参数进行调节，但是，现有PEMFC的电压模型大部分都是根据人工经验而创建的模型，不仅不能准确表征PEMFC的工作机理，而且，在电压模型的创建过程中引入了众多的理论假设与经验参数，这样就使得创建所得的PEMFC电压模型无法准确、可靠的表征不同参数配置的PEMFC实际运行状态，导致人们无法对PEMFC的运行参数进行准确调节与控制。目前，针对这一技术问题，还没有较为有效的解决办法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种PEMFC的参数调控方法、装置、设备及介质，以对PEMFC的运行参数进行准确调控，并使PEMFC所输出的电压能够更好的与实际应用场景相适配。其具体方案如下：
一种PEMFC的参数调控方法，包括：
获取PEMFC在运行过程中的实际运行参数；
根据所述PEMFC的工作机理、所述实际运行参数和所述PEMFC的交换电流密度创建所述PEMFC的活化极化过电压模型，并根据所述PEMFC的工作机理、所述实际运行参数和所述PEMFC的极限电流密度创建所述PEMFC的浓度极化过电压模型；
根据所述活化极化过电压模型、所述浓度极化过电压模型和所述PEMFC的欧姆极化过电压模型创建所述PEMFC的电压模型，并利用所述电压模型对所述PEMFC的运行参数进行调控。
优选的，所述PEMFC具体为氢燃料电池。
优选的，所述欧姆极化过电压模型的表达式为：
Figure 819447DEST_PATH_IMAGE001
；
式中，
Figure 572508DEST_PATH_IMAGE002
为所述欧姆极化过电压模型，
Figure 343018DEST_PATH_IMAGE003
为膜电阻率，
Figure 172434DEST_PATH_IMAGE004
为所述氢燃料电池的电流，
Figure 28395DEST_PATH_IMAGE005
为膜厚度，
Figure 850726DEST_PATH_IMAGE006
为燃料电池活性面积。
优选的，所述根据所述PEMFC的工作机理、所述实际运行参数和所述PEMFC的交换电流密度创建所述PEMFC的活化极化过电压模型的过程，包括：
根据所述氢燃料电池的工作机理创建所述氢燃料电池的初始活化极化过电压模型，并获取所述氢燃料电池在阴极的交换电流密度；
根据所述初始活化极化过电压模型、所述氢燃料电池在阴极的交换电流密度和所述实际运行参数创建所述活化极化过电压模型；
其中，所述初始活化极化过电压模型的表达式为：
Figure 475742DEST_PATH_IMAGE007
；
所述氢燃料电池在阴极的交换电流密度的表达式为：
Figure 741639DEST_PATH_IMAGE008
；
所述活化极化过电压模型的表达式为：
Figure 819316DEST_PATH_IMAGE009
；
式中，
Figure 914180DEST_PATH_IMAGE010
为所述初始活化极化过电压模型，
Figure 111812DEST_PATH_IMAGE011
为理想气体常数，
Figure 814189DEST_PATH_IMAGE012
为燃料电池工作温度，
Figure 113583DEST_PATH_IMAGE013
为电荷转移系数，
Figure 294029DEST_PATH_IMAGE014
为阿伏伽德罗常数，
Figure 80588DEST_PATH_IMAGE015
为电流密度，
Figure 688287DEST_PATH_IMAGE016
为所述氢燃料电池在阴极的交换电流密度，
Figure 740556DEST_PATH_IMAGE017
为所述氢燃料电池在反应中传输的电子数，
Figure 973960DEST_PATH_IMAGE018
为阴极催化剂界面上氧气的浓度，
Figure 428075DEST_PATH_IMAGE019
为玻尔兹曼常数，
Figure 206676DEST_PATH_IMAGE020
为普朗克常数，
Figure 11821DEST_PATH_IMAGE021
为吉布斯自由能，
Figure 534069DEST_PATH_IMAGE022
为所述活化极化过电压模型，
Figure 91958DEST_PATH_IMAGE023
、
Figure 307039DEST_PATH_IMAGE024
、
Figure 68321DEST_PATH_IMAGE025
为由所述实际运行参数下得到的实验数据所拟合得到的系数。
优选的，还包括：
根据亨利定律确定所述参数
Figure 394260DEST_PATH_IMAGE026
。
优选的，所述根据所述PEMFC的工作机理、所述实际运行参数和所述PEMFC的极限电流密度创建所述PEMFC的浓度极化过电压模型的过程，包括：
根据所述氢燃料电池的工作机理创建所述氢燃料电池的初始浓度极化过电压模型，并获取所述氢燃料电池的极限电流密度；
根据所述初始浓度极化过电压模型、所述氢燃料电池的极限电流密度和所述实际运行参数创建所述浓度极化过电压模型；
其中，所述初始浓度极化过电压模型的表达式为：
Figure 275498DEST_PATH_IMAGE027
；
所述氢燃料电池的极限电流密度的表达式为：
Figure 661480DEST_PATH_IMAGE028
；
所述浓度极化过电压模型的表达式为：
Figure 175638DEST_PATH_IMAGE029
；
式中，
Figure 39688DEST_PATH_IMAGE030
为所述初始浓度极化过电压模型，
Figure 306590DEST_PATH_IMAGE031
为理想气体常数，
Figure 863474DEST_PATH_IMAGE032
为燃料电池工作温度，
Figure 599349DEST_PATH_IMAGE033
为所述氢燃料电池在反应中传输的电子数，
Figure 267090DEST_PATH_IMAGE034
为阿伏伽德罗常数，
Figure 388499DEST_PATH_IMAGE035
为所述氢燃料电池的极限电流密度，
Figure 116284DEST_PATH_IMAGE036
为电流密度，
Figure 605034DEST_PATH_IMAGE037
为反应物在流道中的浓度，
Figure 810887DEST_PATH_IMAGE038
为传质系数，
Figure 521223DEST_PATH_IMAGE039
为气体扩散层的厚度，
Figure 419909DEST_PATH_IMAGE040
为气体扩散层的有效扩散系数，
Figure 864797DEST_PATH_IMAGE041
为所述浓度极化过电压模型，
Figure 123609DEST_PATH_IMAGE042
为物质
Figure 501500DEST_PATH_IMAGE043
和
Figure 305508DEST_PATH_IMAGE044
的二元等温扩散系数，
Figure 503271DEST_PATH_IMAGE045
和
Figure 50927DEST_PATH_IMAGE046
为二元等温扩散系数所对应的压力和温度，
Figure 1435DEST_PATH_IMAGE047
为燃料电池工作压力，
Figure 976344DEST_PATH_IMAGE048
为初始孔隙率，
Figure 395824DEST_PATH_IMAGE049
为阴极水达到平衡时气体扩散层的水量，
Figure 730859DEST_PATH_IMAGE050
为气体扩散层完全淹没时相对应的水量，
Figure 286606DEST_PATH_IMAGE051
、
Figure 150525DEST_PATH_IMAGE052
、
Figure 526143DEST_PATH_IMAGE053
、
Figure 868131DEST_PATH_IMAGE054
为由所述实际运行参数下得到的实验数据所拟合得到的系数。
优选的，还包括：
根据所述氢燃料电池阴阳极的水平衡关系确定所述参数
Figure 543963DEST_PATH_IMAGE055
。
相应的，本发明还公开了一种PEMFC的参数调控装置，包括：
参数获取模块，用于获取PEMFC在运行过程中的实际运行参数；
模型创建模块，用于根据所述PEMFC的工作机理、所述实际运行参数和所述PEMFC的交换电流密度创建所述PEMFC的活化极化过电压模型，并根据所述PEMFC的工作机理、所述实际运行参数和所述PEMFC的极限电流密度创建所述PEMFC的浓度极化过电压模型；
参数调控模块，用于根据所述活化极化过电压模型、所述浓度极化过电压模型和所述PEMFC的欧姆极化过电压模型创建所述PEMFC的电压模型，并利用所述电压模型对所述PEMFC的运行参数进行调控。
相应的，本发明还公开了一种PEMFC的参数调控设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如前述所公开的一种PEMFC的参数调控方法的步骤。
相应的，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述所公开的一种PEMFC的参数调控方法的步骤。
可见，在本发明所提供的PEMFC参数调控方法中，首先是获取PEMFC在运行过程中的实际运行参数，然后，再根据PEMFC的工作机理、PEMFC的实际运行参数以及PEMFC的交换电流密度创建PEMFC的活化极化过电压模型，并根据PEMFC的工作机理、PEMFC的实际运行参数以及PEMFC的极限电流密度创建PEMFC的浓度极化过电压模型；最后，根据活化极化过电压模型、浓度极化过电压模型以及PEMFC的欧姆极化过电压模型来创建PEMFC的电压模型，并根据PEMFC的电压模型来对PEMFC的运行参数进行调控。相较于现有技术而言，因为本发明在构建PEMFC电压模型的过程中，是基于PEMFC的工作机理，尽量将PEMFC的交换电流密度以及PEMFC的极限电流密度与更多的实际运行参数相关联。因此，构建所得的PEMFC电压模型不仅准确性高，而且，还能反映更多运行参数对PEMFC性能的影响。显然，当PEMFC电压模型更加准确、可靠，并能反映更多运行参数对PEMFC电压性能的影响时，就可以更为准确地对PEMFC的运行参数进行调控，并使得PEMFC所输出的电压能够更好的与实际应用场景相适配。相应的，本发明所提供的一种PEMFC的参数调控装置、设备及介质，同样具有上述有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的一种PEMFC的参数调控方法的流程图；
图2为使用现有文献中公开氢燃料电池的实验数据对氢燃料电池电压模型中的参数
Figure 109943DEST_PATH_IMAGE056
、
Figure 504015DEST_PATH_IMAGE057
、
Figure 462744DEST_PATH_IMAGE058
、
Figure 258661DEST_PATH_IMAGE059
、
Figure 995542DEST_PATH_IMAGE060
、
Figure 142490DEST_PATH_IMAGE053
和
Figure 373751DEST_PATH_IMAGE054
进行拟合计算时的示意图；
图3为对本发明所提供氢燃料电池的电压模型进行准确性评估时的示意图；
图4为本发明实施例所提供的一种PEMFC的参数调控装置的结构图；
图5为本发明实施例所提供的一种PEMFC的参数调控设备的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1，图1为本发明实施例所提供的一种PEMFC的参数调控方法的流程图，该方法包括：
步骤S11：获取PEMFC在运行过程中的实际运行参数；
步骤S12：根据PEMFC的工作机理、实际运行参数和PEMFC的交换电流密度创建PEMFC的活化极化过电压模型，并根据PEMFC的工作机理、实际运行参数和PEMFC的极限电流密度创建PEMFC的浓度极化过电压模型；
步骤S13：根据活化极化过电压模型、浓度极化过电压模型和PEMFC的欧姆极化过电压模型创建PEMFC的电压模型，并利用电压模型对PEMFC的运行参数进行调控。
在本实施例中，是提供了一种PEMFC的参数调控方法，通过方法不仅可以对PEMFC的运行参数进行准确调控，而且，还可以使得PEMFC所输出的电压能够更好的与实际应用场景相适配。
具体的，在本申请所提供的参数调控方法中，PEFMC可以是氢燃料电池、甲醇氧气燃料电池以及乙酸氧气燃料电池等等。为了对PEMFC的运行参数进行准确调控，需要创建PEMFC的电压模型，因为在通常情况下，大部分的应用场景都需要使用到PEMFC所输出的电压。在创建PEMFC的电压模型时，首先需要使用传感器来获取PEFMC在运行过程中的实际运行参数。
由于PEMFC在反应过程中存在着不可逆的损失，其实际输出的电势会随着平衡电势的降低而逐渐下降。PEMFC有三种液化作用会导致不可逆损失，也即，活化极化过电压、欧姆极化过电压以及浓度极化过电压。考虑到电池极化存在不可逆损失影响，所以，根据PEMFC的工作机理可知，PEMFC的电压模型实际上是由PEMFC的可逆电势模型、活化极化过电压模型、浓度极化过电压模型和欧姆极化过电压模型四部分组成。
在本申请中，只是对PEMFC的活化极化过电压模型和浓度极化过电压模型进行改进与调整，而不对PEMFC的可逆电势模型和欧姆极化过电压模型进行改进。其中，PEMFC的可逆电势模型和欧姆极化过电压模型的创建过程可参见现有技术，此处不作具体赘述。
在创建PEMFC的活化极化过电压模型时，是根据PEMFC的工作机理、PEMFC的实际运行参数以及PEMFC的交换电流密度来创建PEMFC的活化极化过电压模型；在创建PEMFC的浓度极化过电压模型时，是根据PEMFC的工作机理、PEMFC的实际运行参数和PEMFC的极限电流密度来创建PEMFC的浓度极化过电压模型，这样就可以在创建所得的活化极化过电压模型和浓度极化过电压模型中能够引入更多有关于PEMFC在运行过程中的实际运行参数，并使得活化极化过电压模型能够准确表征PEMFC的活化极化过程，以及使得浓度极化过电压模型能够准确表征PEMFC的浓度极化过程。
之后，再根据PEMFC的活化极化过电压模型、PEMFC的浓度极化过电压模型和PEMFC的欧姆极化过电压模型来创建PEMFC的电压模型，并根据PEMFC的电压模型来对PEMFC的运行参数进行调控。具体的，如果PEMFC是应用于汽车上，那么此时就可以根据汽车所需要的驱动电压来对PEMFC的运行参数进行调整，从而使得PEMFC所输出的电压能够与汽车所需要的驱动电压相适配；如果PEMFC是应用于发电机上，那么此时就可以根据发电机所需要的输出电压来对PEMFC的运行参数进行调整，从而使得PEMFC所输出的电压能够与发电机所需要的输出电压相适配。
可以理解的是，因为本申请所提供的PEMFC电压模型是基于PEMFC的工作机理、PEMFC的实际运行参数、PEMFC的交换电流密度以及PEMFC的极限电流密度所创建得到，这样就可以在PEMFC电压模型中引入更多有关于PEMFC在运行过程中的实际运行参数，并使创建所得的PEMFC电压模型更加符合PEMFC的实际运行状态，由此就可以显著提高PEMFC电压模型的准确性与可靠性。能够想到的是，当PEMFC的电压模型更加准确、可靠时，就可以更为准确地对PEMFC的运行参数进行调控，在此情况下就可以使得PEMFC所输出的电压能够更好的与实际应用场景相适配。
可见，在本实施例所提供的PEMFC参数调控方法中，首先是获取PEMFC在运行过程中的实际运行参数，然后，再根据PEMFC的工作机理、PEMFC的实际运行参数以及PEMFC的交换电流密度创建PEMFC的活化极化过电压模型，并根据PEMFC的工作机理、PEMFC的实际运行参数以及PEMFC的极限电流密度创建PEMFC的浓度极化过电压模型；最后，根据活化极化过电压模型、浓度极化过电压模型以及PEMFC的欧姆极化过电压模型来创建PEMFC的电压模型，并根据PEMFC的电压模型来对PEMFC的运行参数进行调控。相较于现有技术而言，因为本发明在构建PEMFC电压模型的过程中，是基于PEMFC的工作机理，尽量将PEMFC的交换电流密度以及PEMFC的极限电流密度与更多的实际运行参数相关联。因此，构建所得的PEMFC电压模型不仅准确性高，而且，还能反映更多运行参数对PEMFC性能的影响。显然，当PEMFC电压模型更加准确、可靠，并能反映更多运行参数对PEMFC电压性能的影响时，就可以更为准确地对PEMFC的运行参数进行调控，并使得PEMFC所输出的电压能够更好的与实际应用场景相适配。
基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，PEMFC具体为氢燃料电池。
可以理解的是，因为氢燃料电池不仅具有无污染、运行工作时噪声低、能量转换率高的优点，而且，氢燃料电池在实际应用中的使用范围最为广泛，所以，在本实施例中是将PEMFC设置为氢燃料电池，由此就可以提高本申请所提供技术方案在实际应用中的普适性。
具体的，当将PEFMC设置为氢燃料电池时，根据前述实施例相关之处的描述，可以得到氢燃料电池的电压模型的表达式为：
Figure 24175DEST_PATH_IMAGE061
式中，
Figure 400799DEST_PATH_IMAGE062
为氢燃料电池的电压模型，
Figure 769463DEST_PATH_IMAGE063
为氢燃料电池在理论上的可逆电势，
Figure 804415DEST_PATH_IMAGE064
为氢燃料电池的活化极化过电压模型、
Figure 761876DEST_PATH_IMAGE065
为氢燃料电池的欧姆极化过电压模型，
Figure 591292DEST_PATH_IMAGE066
为氢燃料电池的浓度极化过电压模型。
根据能斯特方程可以确定出氢燃料电池在理论上的可逆电势，也即：
Figure 696520DEST_PATH_IMAGE067
式中，
Figure 269583DEST_PATH_IMAGE068
为氢氧化过程的焓变，
Figure 160179DEST_PATH_IMAGE068
一般取-285.5KJ/mol，
Figure 426075DEST_PATH_IMAGE069
为反应中传输的电子数，一般
Figure 503753DEST_PATH_IMAGE069
取2，
Figure 395354DEST_PATH_IMAGE070
为阿伏伽德罗常数，
Figure 874877DEST_PATH_IMAGE071
为燃料电池工作温度（
Figure 311675DEST_PATH_IMAGE071
的单位为K），
Figure 860337DEST_PATH_IMAGE072
为氢氧化过程的熵变化，
Figure 775203DEST_PATH_IMAGE072
一般取-163.3KJ/mol，
Figure 374812DEST_PATH_IMAGE073
为理想气体常数，
Figure 716931DEST_PATH_IMAGE074
为氢气的分压（
Figure 284048DEST_PATH_IMAGE074
的单位为atm），
Figure 2605DEST_PATH_IMAGE075
为氧气的分压（
Figure 456720DEST_PATH_IMAGE075
的单位为atm），
Figure 687850DEST_PATH_IMAGE076
为水的分压（
Figure 227416DEST_PATH_IMAGE076
的单位为atm）。
对氢燃料电池可逆电势的表达式进行简化可得：
Figure 202194DEST_PATH_IMAGE077
其中，
Figure 510816DEST_PATH_IMAGE074
和
Figure 381688DEST_PATH_IMAGE075
可以通过以下公式计算得到：
Figure 142971DEST_PATH_IMAGE078
Figure 468910DEST_PATH_IMAGE079
式中，
Figure 632038DEST_PATH_IMAGE080
、
Figure 1709DEST_PATH_IMAGE081
分别为阴极气体和阳极气体的湿度，
Figure 781446DEST_PATH_IMAGE082
为水饱和压力（
Figure 645497DEST_PATH_IMAGE082
的单位为atm），
Figure 663131DEST_PATH_IMAGE083
、
Figure 485594DEST_PATH_IMAGE084
分别为阳极气体和阴极气体的入口压力（
Figure 494174DEST_PATH_IMAGE083
和
Figure 896336DEST_PATH_IMAGE084
的单位均为atm），
Figure 299636DEST_PATH_IMAGE085
为氢燃料电池的电流（
Figure 27420DEST_PATH_IMAGE085
的单位为A），
Figure 250591DEST_PATH_IMAGE086
为燃料电池活化面积（
Figure 971291DEST_PATH_IMAGE086
的单位为cm2），
Figure 229097DEST_PATH_IMAGE087
为燃料电池工作温度（
Figure 862204DEST_PATH_IMAGE087
的单位为K）。
Figure 572671DEST_PATH_IMAGE082
可以通过下式计算所得：
Figure 831483DEST_PATH_IMAGE088
。
作为一种优选的实施方式，欧姆极化过电压模型的表达式为：
Figure 943795DEST_PATH_IMAGE001
；
式中，
Figure 13383DEST_PATH_IMAGE089
为欧姆极化过电压模型，
Figure 211146DEST_PATH_IMAGE090
为膜电阻率（
Figure 24381DEST_PATH_IMAGE090
的单位为Ωcm），
Figure 240467DEST_PATH_IMAGE091
为氢燃料电池的电流（
Figure 215377DEST_PATH_IMAGE091
的单位为A），
Figure 166015DEST_PATH_IMAGE092
为膜厚度（
Figure 517362DEST_PATH_IMAGE092
的单位为cm），
Figure 604267DEST_PATH_IMAGE093
燃料电池活化面积（
Figure 999345DEST_PATH_IMAGE093
的单位为cm2）。
在本实施例中，是对氢燃料电池的欧姆极化过电压模型的创建过程进行具体说明。可以理解的是，由于每种材料都具有固有的电阻，而材料对电流的阻碍会导致欧姆极化，所以，此种现象就会导致电压的损失。在本申请中，由于电子电阻和离子电阻一起组成了氢燃料电池的总电阻，而离子电阻在氢燃料电池的总电阻中起着主要作用，那么氢燃料电池的欧姆极化电压模型就可以表示为：
Figure 906121DEST_PATH_IMAGE094
；
式中，
Figure 326738DEST_PATH_IMAGE095
为欧姆极化过电压模型，
Figure 2570DEST_PATH_IMAGE096
为氢燃料电池的电流（
Figure 850440DEST_PATH_IMAGE096
的单位为A），
Figure 493780DEST_PATH_IMAGE097
为质子通过固体膜的离子电阻，
Figure 452509DEST_PATH_IMAGE097
可以表示为：
Figure 248427DEST_PATH_IMAGE098
；
式中，
Figure 1619DEST_PATH_IMAGE099
为膜电阻率（
Figure 617408DEST_PATH_IMAGE099
的单位为Ωcm），
Figure 363516DEST_PATH_IMAGE100
为膜厚度（
Figure 13940DEST_PATH_IMAGE100
的单位为cm），
Figure 938034DEST_PATH_IMAGE101
为燃料电池活性面积（
Figure 306698DEST_PATH_IMAGE101
的单位为cm2）。
因此，氢燃料电池的欧姆极化电压模型的表达式为：
Figure 590918DEST_PATH_IMAGE102
；
由于膜电阻率
Figure 361428DEST_PATH_IMAGE099
取决于膜的含水量，所以，膜电阻率
Figure 456423DEST_PATH_IMAGE099
可由以下公式进行计算：
Figure 46804DEST_PATH_IMAGE103
式中，
Figure 869136DEST_PATH_IMAGE104
为质子交换膜的含水量，
Figure 494152DEST_PATH_IMAGE104
会受到气体湿度的影响，也即：
当
Figure 760048DEST_PATH_IMAGE105
时，
Figure 837726DEST_PATH_IMAGE106
；
当
Figure 8288DEST_PATH_IMAGE107
时，
Figure 471500DEST_PATH_IMAGE108
。
作为一种优选的实施方式，上述步骤：根据PEMFC的工作机理、实际运行参数和PEMFC的交换电流密度创建PEMFC的活化极化过电压模型的过程，包括：
根据氢燃料电池的工作机理创建氢燃料电池的初始活化极化过电压模型，并获取氢燃料电池在阴极的交换电流密度；
根据初始活化极化过电压模型、氢燃料电池在阴极的交换电流密度和实际运行参数创建活化极化过电压模型；
其中，初始活化极化过电压模型的表达式为：
Figure 298510DEST_PATH_IMAGE109
；
氢燃料电池在阴极的交换电流密度的表达式为：
Figure 66746DEST_PATH_IMAGE110
；
活化极化过电压模型的表达式为：
Figure 699722DEST_PATH_IMAGE111
；
式中，
Figure 299330DEST_PATH_IMAGE112
为初始活化极化过电压模型，
Figure 625138DEST_PATH_IMAGE113
为理想气体常数，
Figure 411829DEST_PATH_IMAGE114
为燃料电池工作温度（
Figure 395965DEST_PATH_IMAGE114
的单位为K），
Figure 99348DEST_PATH_IMAGE115
为电荷转移系数，
Figure 143527DEST_PATH_IMAGE116
为阿伏伽德罗常数，
Figure 417514DEST_PATH_IMAGE117
为电流密度（
Figure 205341DEST_PATH_IMAGE117
的单位为A/cm2），
Figure 513963DEST_PATH_IMAGE118
为氢燃料电池在阴极的交换电流密度（
Figure 712732DEST_PATH_IMAGE118
的单位为A/cm2），
Figure 5173DEST_PATH_IMAGE119
为氢燃料电池在反应中传输的电子数，
Figure 65533DEST_PATH_IMAGE120
为阴极催化剂界面上氧气的浓度（
Figure 494240DEST_PATH_IMAGE120
的单位为mol/cm3），
Figure 614643DEST_PATH_IMAGE121
为玻尔兹曼常数，
Figure 378068DEST_PATH_IMAGE020
为普朗克常数，
Figure 242119DEST_PATH_IMAGE122
为吉布斯自由能（
Figure 525333DEST_PATH_IMAGE122
的单位为KJ/mol），
Figure 82216DEST_PATH_IMAGE123
为活化极化过电压模型，
Figure 818091DEST_PATH_IMAGE124
、
Figure 735100DEST_PATH_IMAGE125
、
Figure 872821DEST_PATH_IMAGE126
，在实际应用中，
Figure 600605DEST_PATH_IMAGE127
、
Figure 823776DEST_PATH_IMAGE128
、
Figure 560788DEST_PATH_IMAGE129
不用对应公式计算，可由获得的运行数据拟合计算得到。
在本实施例中，是对氢燃料电池的活化极化过电压模型的创建过程进行具体说明。在低电流密度下，氢燃料电池的活化极化对电压的影响很大，虽然，氢燃料电池在阴极和阳极都会产生活化极化，但是，阴极的影响要比阳极大好几个数量级。因此，可以忽略阳极活化极化对电压的影响，那么此时根据氢燃料电池的工作机理就可以创建得到氢燃料电池的初始活化极化过电压模型，也即：
Figure 802282DEST_PATH_IMAGE130
；
Figure 435389DEST_PATH_IMAGE131
为氢燃料电池在阴极的交换电流密度，它的计算模型表达式为：
Figure 411435DEST_PATH_IMAGE132
；
将氢燃料电池在阴极的交换电流密度
Figure 420979DEST_PATH_IMAGE133
以及涉及到氢燃料电池的实际运行参数代入至氢燃料电池的初始活化极化过电压模型中，就可以得到氢燃料电池的活化极化过电压模型，也即：
Figure 516980DEST_PATH_IMAGE134
；
其中，阴极催化剂界面上氧气的浓度
Figure 852147DEST_PATH_IMAGE135
可以根据亨利定律表示为：
Figure 784331DEST_PATH_IMAGE136
；
式中，
Figure 863145DEST_PATH_IMAGE137
为氧气的分压（
Figure 564385DEST_PATH_IMAGE137
的单位为atm），
Figure 70453DEST_PATH_IMAGE138
为燃料电池工作温度（
Figure 739200DEST_PATH_IMAGE138
的单位为K）。
基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，上述步骤：根据PEMFC的工作机理、实际运行参数和PEMFC的极限电流密度创建PEMFC的浓度极化过电压模型的过程，包括：
根据氢燃料电池的工作机理创建氢燃料电池的初始浓度极化过电压模型，并获取氢燃料电池的极限电流密度；
根据初始浓度极化过电压模型、氢燃料电池的极限电流密度和实际运行参数创建浓度极化过电压模型；
其中，初始浓度极化过电压模型的表达式为：
Figure 356126DEST_PATH_IMAGE139
；
氢燃料电池的极限电流密度的表达式为：
Figure 646293DEST_PATH_IMAGE140
；
浓度极化过电压模型的表达式为：
Figure 323262DEST_PATH_IMAGE141
；
式中，
Figure 479306DEST_PATH_IMAGE142
为初始浓度极化过电压模型，
Figure 634344DEST_PATH_IMAGE143
为理想气体常数，
Figure 575755DEST_PATH_IMAGE144
为燃料电池工作温度（
Figure 158046DEST_PATH_IMAGE144
的单位为K），
Figure 801386DEST_PATH_IMAGE145
为氢燃料电池在反应中传输的电子数，
Figure 760115DEST_PATH_IMAGE146
为阿伏伽德罗常数，
Figure 556032DEST_PATH_IMAGE147
为氢燃料电池的极限电流密度（
Figure 43646DEST_PATH_IMAGE147
的单位为A/cm2），
Figure 190593DEST_PATH_IMAGE148
为电流密度（
Figure 936701DEST_PATH_IMAGE148
的单位为A/cm2），
Figure 790388DEST_PATH_IMAGE149
为反应物在流道中的浓度（
Figure 432590DEST_PATH_IMAGE149
的单位为mol/cm3），
Figure 270096DEST_PATH_IMAGE150
为传质系数，
Figure 570628DEST_PATH_IMAGE151
为气体扩散层的厚度（
Figure 341138DEST_PATH_IMAGE151
的单位为cm），
Figure 708838DEST_PATH_IMAGE152
为气体扩散层的有效扩散系数，
Figure 564798DEST_PATH_IMAGE153
为浓度极化过电压模型，
Figure 403441DEST_PATH_IMAGE154
为物质
Figure 294037DEST_PATH_IMAGE155
和
Figure 559933DEST_PATH_IMAGE156
的二元等温扩散系数，
Figure 886878DEST_PATH_IMAGE157
和
Figure 529212DEST_PATH_IMAGE158
为二元等温扩散系数所对应的压力和温度（
Figure 8735DEST_PATH_IMAGE157
的单位为atm，
Figure 445532DEST_PATH_IMAGE158
的单位为K），
Figure 259774DEST_PATH_IMAGE159
为燃料电池工作压力（
Figure 440219DEST_PATH_IMAGE159
的单位为atm），
Figure 39828DEST_PATH_IMAGE160
为初始孔隙率，
Figure 647527DEST_PATH_IMAGE161
为阴极水达到平衡时气体扩散层的水量（
Figure 699796DEST_PATH_IMAGE161
的单位为g/s），
Figure 933200DEST_PATH_IMAGE162
为气体扩散层完全淹没时相对应的水量（
Figure 121736DEST_PATH_IMAGE162
的单位为g/s），
Figure 900336DEST_PATH_IMAGE148
为电流密度（
Figure 439902DEST_PATH_IMAGE148
的单位为A/cm2），
Figure 149101DEST_PATH_IMAGE163
、
Figure 457723DEST_PATH_IMAGE164
，
Figure 656492DEST_PATH_IMAGE053
和
Figure 948933DEST_PATH_IMAGE054
是考虑了建模误差后，人为引入的修正系数，在实际应用中
Figure 743713DEST_PATH_IMAGE165
、
Figure 172421DEST_PATH_IMAGE166
不用对应公式计算，
Figure 807670DEST_PATH_IMAGE167
、
Figure 321828DEST_PATH_IMAGE166
、
Figure 185879DEST_PATH_IMAGE053
、
Figure 734672DEST_PATH_IMAGE054
可由获得的运行数据拟合计算得到。具体的，在实际操作过程中，包括但不限于使用MATLAB软件自带的拟合函数Nilinfit等算法来求解得到
Figure 760397DEST_PATH_IMAGE056
、
Figure 11118DEST_PATH_IMAGE057
、
Figure 678860DEST_PATH_IMAGE058
、
Figure 82160DEST_PATH_IMAGE059
、
Figure 544365DEST_PATH_IMAGE060
、
Figure 33115DEST_PATH_IMAGE053
和
Figure 488236DEST_PATH_IMAGE054
这7个系数所对应的数值。
在本实施例中，是对氢燃料电池的浓度极化过电压模型的创建过程进行具体说明。由于氢燃料电池在大电流运行时，反应气体在传输过程中会存在浓度梯度，会产生浓差极化，那么根据氢燃料电池的工作机理就可以创建得到氢燃料电池的初始浓度极化过电压模型，也即：
Figure 214884DEST_PATH_IMAGE168
；
式中，
Figure 113570DEST_PATH_IMAGE147
为氢燃料电池的极限电流密度。
当氢燃料电池的电流密度增大到一定程度时，反应物的浓度会降低至零，此时所对应的电流密度即为极限电流密度
Figure 89616DEST_PATH_IMAGE147
。极限电流密度
Figure 82849DEST_PATH_IMAGE147
可由下式计算所得：
Figure 195161DEST_PATH_IMAGE169
；
式中，
Figure 999169DEST_PATH_IMAGE150
为传质系数，取决于流道壁面条件、流道几何参数以及气体物质
Figure 196932DEST_PATH_IMAGE155
和
Figure 993856DEST_PATH_IMAGE156
的物理特性，
Figure 960675DEST_PATH_IMAGE150
可由以下公式计算所得：
Figure 201163DEST_PATH_IMAGE170
；
式中，
Figure 620643DEST_PATH_IMAGE171
为舍伍德数，
Figure 237569DEST_PATH_IMAGE172
为水力直径。
Figure 308162DEST_PATH_IMAGE152
为气体扩散层的有效扩散系数，
Figure 719552DEST_PATH_IMAGE152
取决于氢燃料电池的体积扩散系数以及气体扩散层的孔隙结构，
Figure 626328DEST_PATH_IMAGE152
可由以下公式计算所得：
Figure 968317DEST_PATH_IMAGE173
；
式中，
Figure 644149DEST_PATH_IMAGE174
为气体扩散层的有效孔隙度，
Figure 944549DEST_PATH_IMAGE174
取决于氢燃料电池的压缩压力以及加湿条件。
Figure 338621DEST_PATH_IMAGE174
可由以下公式计算所得：
Figure 297350DEST_PATH_IMAGE175
；
将氢燃料电池的极限电流密度
Figure 827688DEST_PATH_IMAGE147
以及涉及到氢燃料电池的实际运行参数代入至氢燃料电池的初始浓度极化过电压模型中，就可以得到氢燃料电池的浓度极化过电压模型，也即：
Figure 830148DEST_PATH_IMAGE176
；
具体的，在实际应用中，可以根据氢燃料电池阴阳极的水平衡关系确定参数
Figure 977096DEST_PATH_IMAGE161
。其中，氢燃料电池的阴阳极水平衡关系为：
阳极：
Figure 473936DEST_PATH_IMAGE177
阴极：
Figure 124361DEST_PATH_IMAGE178
式中，
Figure 782875DEST_PATH_IMAGE179
、
Figure 666386DEST_PATH_IMAGE180
分别为阳极和阴极在出口处的水量，
Figure 701338DEST_PATH_IMAGE181
、
Figure 737427DEST_PATH_IMAGE182
分别为阳极和阴极在入口处的水量，
Figure 566843DEST_PATH_IMAGE183
为电渗迁移水量，
Figure 422804DEST_PATH_IMAGE184
为由于阴阳极的水存在浓度差而扩散的水量，
Figure 510714DEST_PATH_IMAGE185
为由于阴阳极的水存在压力差而扩散的水量，
Figure 870151DEST_PATH_IMAGE186
为阴极物质反应产生的水量（
Figure 136048DEST_PATH_IMAGE179
、
Figure 213725DEST_PATH_IMAGE180
、
Figure 370906DEST_PATH_IMAGE181
、
Figure 850429DEST_PATH_IMAGE182
、
Figure 552806DEST_PATH_IMAGE183
、
Figure 117779DEST_PATH_IMAGE187
、
Figure 563804DEST_PATH_IMAGE185
和
Figure 147101DEST_PATH_IMAGE186
的单位均为g/s）。
由于
Figure 754800DEST_PATH_IMAGE183
、
Figure 72649DEST_PATH_IMAGE188
、
Figure 791206DEST_PATH_IMAGE185
的计算过程涉及到阴、阳极水的浓度梯度和水的压力梯度，比较复杂，不方便计算，所以，此处通过联立阴阳极的水平衡关系式，可以换元消去
Figure 510900DEST_PATH_IMAGE183
、
Figure 538768DEST_PATH_IMAGE184
、
Figure 78334DEST_PATH_IMAGE185
，最终得到
Figure 866161DEST_PATH_IMAGE161
的计算公式为：
Figure 174783DEST_PATH_IMAGE189
；
上式中，
Figure 389863DEST_PATH_IMAGE182
、
Figure 400414DEST_PATH_IMAGE186
、
Figure 726353DEST_PATH_IMAGE180
、
Figure 889481DEST_PATH_IMAGE181
、
Figure 275463DEST_PATH_IMAGE179
的计算方法如下：
Figure 789621DEST_PATH_IMAGE190
；
Figure 168518DEST_PATH_IMAGE191
；
Figure 186153DEST_PATH_IMAGE192
；
Figure 743036DEST_PATH_IMAGE193
；
Figure 478911DEST_PATH_IMAGE194
；
式中，
Figure 412232DEST_PATH_IMAGE195
和
Figure 533641DEST_PATH_IMAGE196
分别为阳极和阴极气体的化学计量比，
Figure 261425DEST_PATH_IMAGE197
和
Figure 750175DEST_PATH_IMAGE198
分别为阳极和阴极气体的体积分数，
Figure 956029DEST_PATH_IMAGE199
和
Figure 197523DEST_PATH_IMAGE200
分别为阳极和阴极出口气体的压力（
Figure 361788DEST_PATH_IMAGE199
和
Figure 806676DEST_PATH_IMAGE200
的单位均为atm），
Figure 81800DEST_PATH_IMAGE201
和
Figure 194112DEST_PATH_IMAGE202
分别为入口和出口的水蒸汽分压（
Figure 263699DEST_PATH_IMAGE201
和
Figure 710730DEST_PATH_IMAGE202
的单位均为atm），与温度相关，可通过查表得到，
Figure 258386DEST_PATH_IMAGE203
为氢燃料电池中单电池的个数。
这样就相当于建立了氢燃料电池的浓度极化过电压模型与9个运行参数之间的关系，这些运行参数包括：燃料电池工作温度
Figure 490784DEST_PATH_IMAGE204
（
Figure 465693DEST_PATH_IMAGE204
的单位为K）、阳极气体化学计量比
Figure 416332DEST_PATH_IMAGE195
、阴极气体化学计量比
Figure 16946DEST_PATH_IMAGE196
、阳极入口气体压力
Figure 103851DEST_PATH_IMAGE205
（
Figure 515241DEST_PATH_IMAGE205
的单位为atm）、阴极入口气体压力
Figure 422017DEST_PATH_IMAGE206
（
Figure 560743DEST_PATH_IMAGE206
的单位为atm）、阳极出口气体压力
Figure 767734DEST_PATH_IMAGE207
（
Figure 84445DEST_PATH_IMAGE207
的单位为atm）、阴极出口气体压力
Figure 744097DEST_PATH_IMAGE208
（
Figure 437246DEST_PATH_IMAGE208
的单位为atm）、阳极入口气体湿度
Figure 498743DEST_PATH_IMAGE209
、阴极气体入口湿度
Figure 501203DEST_PATH_IMAGE210
；最后，通过整合氢燃料电池的活化极化过电压模型、欧姆极化过电压模型以及浓度极化过电压模型，就可以得到氢燃料电池的电压模型，最终氢燃料电池的电压模型的表达式为：
Figure 382572DEST_PATH_IMAGE211
。
很显然，通过本实施例所提供的技术方案，不仅使氢燃料电池的电压模型更能反应氢燃料电池的工作机理，而且，也可以使得氢燃料电池的电压模型能够与更多氢燃料电池的实际运行参数相关。因此，根据本申请提供方法所创建得到的氢燃料电池的电压模型就能够更为准确、真实地反应实际运行参数对氢燃料电池输出电压性能的影响。
换言之，因为本申请所提供的氢燃料电池的电压模型是基于氢燃料电池的工作机理、氢燃料电池的实际运行参数、氢燃料电池的交换电流密度以及氢燃料电池的极限电流密度所创建得到，这样就可以在氢燃料电池电压模型中引入更多有关于氢燃料电池在运行过程中的实际运行参数，并使创建所得的氢燃料电池的电压模型更加符合氢燃料电池的实际运行状态，由此就可以显著提高氢燃料电池电压模型的准确性与可靠性。
为了验证本申请所提出氢燃料电池电压模型的准确性，在本实施例中，是通过现有文献中公开氢燃料电池的实验数据来对本申请所提出氢燃料电池电压模型的准确性进行验证。
具体的，公开文献中，氢燃料电池的参数为：单电池个数(N)24、活化面积(A)27cm2、初始孔隙率(
Figure 879412DEST_PATH_IMAGE160
)0.7、气体扩散层的厚度(
Figure 529836DEST_PATH_IMAGE151
)0.03cm、质子交换膜的厚度(L)0.0127cm、气体扩散层完全淹没时相对应的水量(
Figure 719509DEST_PATH_IMAGE162
)1g/s。
在对氢燃料电池的电压模型进行验证时，是利用三种不同运行条件下的实验数据来拟合计算氢燃料电池电压模型中的参数
Figure 337441DEST_PATH_IMAGE127
、
Figure 372393DEST_PATH_IMAGE128
、
Figure 142903DEST_PATH_IMAGE129
、
Figure 237898DEST_PATH_IMAGE165
、
Figure 359438DEST_PATH_IMAGE166
、
Figure 181769DEST_PATH_IMAGE053
和
Figure 72365DEST_PATH_IMAGE054
。
其中，氢燃料电池在第一种运行条件下的运行参数为：
阳极入口压力为3bar、阴极入口压力为5bar、温度为353K、阳极气体湿度为1、阴极气体湿度为1、阳极气体化学计量比为1、阴极气体化学计量比为1、阳极出口压力为1atm、阴极出口压力为1atm、入口水蒸汽分压为0.0315atm、出口水蒸汽分压0.452atm、阳极气体体积分数为1、阴极气体体积分数为0.2095；
氢燃料电池在第二种运行条件下的运行参数为：
阳极入口压力为1bar、阴极入口压力为1bar、温度为343K、阳极气体湿度为1、阴极气体湿度为1、阳极气体化学计量比为1、阴极气体化学计量比为1、阳极出口压力为1atm、阴极出口压力为1atm、入口水蒸汽分压为0.0315atm、出口水蒸汽分压0.2985atm、阳极气体体积分数为1、阴极气体体积分数为0.2095；
氢燃料电池在第三种运行条件下的运行参数为：
阳极入口压力为2.5bar、阴极入口压力为3bar、温度为343K、阳极气体湿度为1、阴极气体湿度为1、阳极气体化学计量比为1、阴极气体化学计量比为1、阳极出口压力为1atm、阴极出口压力为1atm、入口水蒸汽分压为0.0315atm、出口水蒸汽分压0.2985atm、阳极气体体积分数为1、阴极气体体积分数为0.2095；
通过对上述数据进行拟合计算，可以得到氢燃料电池电压模型中的参数：
Figure 338261DEST_PATH_IMAGE212
、
Figure 415938DEST_PATH_IMAGE213
、
Figure 323852DEST_PATH_IMAGE214
、
Figure 52642DEST_PATH_IMAGE215
、
Figure 755019DEST_PATH_IMAGE216
、
Figure 319992DEST_PATH_IMAGE217
、
Figure 234859DEST_PATH_IMAGE218
。具体请参见图2，图2为使用现有文献中公开氢燃料电池的实验数据对氢燃料电池电压模型中的参数
Figure 100047DEST_PATH_IMAGE056
、
Figure 957013DEST_PATH_IMAGE057
、
Figure 274862DEST_PATH_IMAGE058
、
Figure 993419DEST_PATH_IMAGE059
、
Figure 713113DEST_PATH_IMAGE060
、
Figure 491714DEST_PATH_IMAGE053
和
Figure 38405DEST_PATH_IMAGE054
进行拟合计算时的示意图。
当拟合计算得到氢燃料电池电压模型中的参数
Figure 560653DEST_PATH_IMAGE056
、
Figure 869275DEST_PATH_IMAGE057
、
Figure 68044DEST_PATH_IMAGE058
、
Figure 829327DEST_PATH_IMAGE059
、
Figure 155266DEST_PATH_IMAGE060
、
Figure 318394DEST_PATH_IMAGE053
和
Figure 688064DEST_PATH_IMAGE054
时，将计算所得
Figure 467801DEST_PATH_IMAGE056
、
Figure 331852DEST_PATH_IMAGE057
、
Figure 615066DEST_PATH_IMAGE058
、
Figure 171949DEST_PATH_IMAGE059
、
Figure 157092DEST_PATH_IMAGE060
、
Figure 559254DEST_PATH_IMAGE053
和
Figure 962554DEST_PATH_IMAGE054
的数值代入至氢燃料电池电压模型，并将氢燃料电池在阳极压力为1.5bar、阴极压力为1.5bar、温度为343K、阳极气体湿度为1、阴极气体湿度为1、阳极气体化学计量比为1、阴极气体化学计量比为1、阳极出口压力为1atm、阴极出口压力为1atm、入口水蒸汽分压为0.0315atm、出口水蒸汽分压0.2985atm、阳极气体体积分数为1、阴极气体体积分数为0.2095的运行条件下，对氢燃料电池电压模型的准确性进行评估。
请参见图3，图3为对本发明所提供氢燃料电池的电压模型进行准确性评估时的示意图。根据图3可知，由本发明所提供氢燃料电池的电压模型预测所得氢燃料电池的输出电压基本上与氢燃料电池的实际输出电压相等，这样就证明了本申请所提供创建氢燃料电池电压模型方法的准确性与可靠性。
请参见图4，图4为本发明实施例所提供的一种PEMFC的参数调控装置的结构图，该装置包括：
参数获取模块21，用于获取PEMFC在运行过程中的实际运行参数；
模型创建模块22，用于根据PEMFC的工作机理、实际运行参数和PEMFC的交换电流密度创建PEMFC的活化极化过电压模型，并根据PEMFC的工作机理、实际运行参数和PEMFC的极限电流密度创建PEMFC的浓度极化过电压模型；
参数调控模块23，用于根据活化极化过电压模型、浓度极化过电压模型和PEMFC的欧姆极化过电压模型创建PEMFC的电压模型，并利用电压模型对PEMFC的运行参数进行调控。
本发明实施例所提供的一种PEMFC的参数调控装置，具有前述所公开的一种PEMFC的参数调控方法所具有的有益效果。
请参见图5，图5为本发明实施例所提供的一种PEMFC的参数调控设备的结构图，该设备包括：
存储器31，用于存储计算机程序；
处理器32，用于执行计算机程序时实现如前述所公开的一种PEMFC的参数调控方法的步骤。
本发明实施例所提供的一种PEMFC的参数调控设备，具有前述所公开的一种PEMFC的参数调控方法所具有的有益效果。
相应的，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如前述所公开的一种PEMFC的参数调控方法的步骤。
本发明实施例所提供的一种计算机可读存储介质，具有前述所公开的一种PEMFC的参数调控方法所具有的有益效果。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种PEMFC的参数调控方法、装置、设备及介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种PEMFC的参数调控方法，其特征在于，包括：
获取PEMFC在运行过程中的实际运行参数；
根据所述PEMFC的工作机理、所述实际运行参数和所述PEMFC的交换电流密度创建所述PEMFC的活化极化过电压模型，并根据所述PEMFC的工作机理、所述实际运行参数和所述PEMFC的极限电流密度创建所述PEMFC的浓度极化过电压模型；
根据所述活化极化过电压模型、所述浓度极化过电压模型和所述PEMFC的欧姆极化过电压模型创建所述PEMFC的电压模型，并利用所述电压模型对所述PEMFC的运行参数进行调控；
所述PEMFC具体为氢燃料电池；
所述根据所述PEMFC的工作机理、所述实际运行参数和所述PEMFC的交换电流密度创建所述PEMFC的活化极化过电压模型的过程，包括：
根据所述氢燃料电池的工作机理创建所述氢燃料电池的初始活化极化过电压模型，并获取所述氢燃料电池在阴极的交换电流密度；
根据所述初始活化极化过电压模型、所述氢燃料电池在阴极的交换电流密度和所述实际运行参数创建所述活化极化过电压模型；
其中，所述初始活化极化过电压模型的表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
；
所述氢燃料电池在阴极的交换电流密度的表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
；
所述活化极化过电压模型的表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
；
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为所述初始活化极化过电压模型，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为理想气体常数，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
为燃料电池工作温度，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
为电荷转移系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
为阿伏伽德罗常数，
Figure DEST_PATH_IMAGE018
为电流密度，
Figure DEST_PATH_IMAGE020
为所述氢燃料电池在阴极的交换电流密度，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
为所述氢燃料电池在反应中传输的电子数，
Figure DEST_PATH_IMAGE024
为阴极催化剂界面上氧气的浓度，
Figure DEST_PATH_IMAGE026
为玻尔兹曼常数，
Figure DEST_PATH_IMAGE027
为普朗克常数，
Figure DEST_PATH_IMAGE029
为吉布斯自由能，
Figure DEST_PATH_IMAGE031
为所述活化极化过电压模型，
Figure DEST_PATH_IMAGE033
、
Figure DEST_PATH_IMAGE035
、
Figure DEST_PATH_IMAGE037
为由所述实际运行参数下得到的实验数据所拟合得到的系数；
还包括：
根据亨利定律确定所述参数
Figure DEST_PATH_IMAGE038
；
所述根据所述PEMFC的工作机理、所述实际运行参数和所述PEMFC的极限电流密度创建所述PEMFC的浓度极化过电压模型的过程，包括：
根据所述氢燃料电池的工作机理创建所述氢燃料电池的初始浓度极化过电压模型，并获取所述氢燃料电池的极限电流密度；
根据所述初始浓度极化过电压模型、所述氢燃料电池的极限电流密度和所述实际运行参数创建所述浓度极化过电压模型；
其中，所述初始浓度极化过电压模型的表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE040
；
所述氢燃料电池的极限电流密度的表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE042
；
所述浓度极化过电压模型的表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE044
；
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE046
为所述初始浓度极化过电压模型，
Figure DEST_PATH_IMAGE048
为理想气体常数，
Figure DEST_PATH_IMAGE050
为燃料电池工作温度，
Figure DEST_PATH_IMAGE052
为所述氢燃料电池在反应中传输的电子数，
Figure DEST_PATH_IMAGE054
为阿伏伽德罗常数，
Figure DEST_PATH_IMAGE056
为所述氢燃料电池的极限电流密度，
Figure DEST_PATH_IMAGE058
为电流密度，
Figure DEST_PATH_IMAGE060
为反应物在流道中的浓度，
Figure DEST_PATH_IMAGE062
为传质系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE064
为气体扩散层的厚度，
Figure DEST_PATH_IMAGE066
为气体扩散层的有效扩散系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE068
为所述浓度极化过电压模型，
Figure DEST_PATH_IMAGE070
为物质
Figure DEST_PATH_IMAGE071
和
Figure DEST_PATH_IMAGE073
的二元等温扩散系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE075
和
Figure DEST_PATH_IMAGE077
为二元等温扩散系数所对应的压力和温度，
Figure DEST_PATH_IMAGE078
为燃料电池工作压力，
Figure DEST_PATH_IMAGE080
为初始孔隙率，
Figure DEST_PATH_IMAGE082
为阴极水达到平衡时气体扩散层的水量，
Figure DEST_PATH_IMAGE084
为气体扩散层完全淹没时相对应的水量，
Figure DEST_PATH_IMAGE086
、
Figure DEST_PATH_IMAGE088
、
Figure DEST_PATH_IMAGE089
、
Figure DEST_PATH_IMAGE090
为由所述实际运行参数下得到的实验数据所拟合得到的系数；
还包括：
根据所述氢燃料电池阴阳极的水平衡关系确定所述参数
Figure DEST_PATH_IMAGE091
。
2.根据权利要求1所述的参数调控方法，其特征在于，所述欧姆极化过电压模型的表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE092
；
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE094
为所述欧姆极化过电压模型，
Figure DEST_PATH_IMAGE096
为膜电阻率，
Figure DEST_PATH_IMAGE098
为所述氢燃料电池的电流，
Figure DEST_PATH_IMAGE100
为膜厚度，
Figure DEST_PATH_IMAGE102
为燃料电池活性面积。
3.一种用于实现如权利要求1所述的一种PEMFC的参数调控方法的装置，其特征在于，包括：
参数获取模块，用于获取PEMFC在运行过程中的实际运行参数；
模型创建模块，用于根据所述PEMFC的工作机理、所述实际运行参数和所述PEMFC的交换电流密度创建所述PEMFC的活化极化过电压模型，并根据所述PEMFC的工作机理、所述实际运行参数和所述PEMFC的极限电流密度创建所述PEMFC的浓度极化过电压模型；
参数调控模块，用于根据所述活化极化过电压模型、所述浓度极化过电压模型和所述PEMFC的欧姆极化过电压模型创建所述PEMFC的电压模型，并利用所述电压模型对所述PEMFC的运行参数进行调控。
4.一种PEMFC的参数调控设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1或2所述的一种PEMFC的参数调控方法的步骤。
5.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1或2所述的一种PEMFC的参数调控方法的步骤。
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