基于遺傳算法的PEMFC優(yōu)化.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC，Proton Exchange Membrane Fuel Cell）采用氫氣作為燃料，具有啟動(dòng)響應(yīng)迅速，能量密度高，噪聲小，不產(chǎn)生污染物等優(yōu)點(diǎn)，在便攜式電子設(shè)備，汽車，分布式發(fā)電，軍事和航天領(lǐng)域等具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文首先闡述了燃料電池的背景，分析了質(zhì)子交換膜（PEM，Proton Exchange Membrane）燃料電池作為第5代燃料電池的應(yīng)用前景和優(yōu)勢(shì)以及目前存在的問題。通過文獻(xiàn)綜

2、述介紹了對(duì)于PEM燃料電池結(jié)構(gòu)與工況優(yōu)化的研究現(xiàn)狀。接著介紹了PEM燃料電池單電池?cái)?shù)學(xué)模型，包含質(zhì)量、動(dòng)量、能量和電荷守恒等控制方程。然后本文采用遺傳算法與數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方法對(duì)PEM燃料電池進(jìn)行優(yōu)化。
　　首先本文基于PEM燃料電池單電池?cái)?shù)學(xué)模型通過商業(yè)軟件COMSOL Multiphysics建立三維非等溫直流道PEM燃料電池模型，采用單目標(biāo)遺傳算法對(duì)流道的截面進(jìn)行優(yōu)化，使得PEM燃料電池的綜合性能達(dá)到最優(yōu)。
　　然后本

3、文在0.02m長(zhǎng)的直流道PEM燃料電池模型的基礎(chǔ)上對(duì)流道結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，在流道中設(shè)置兩個(gè)凸臺(tái)，凸臺(tái)尺寸與流道大小相同，對(duì)凸臺(tái)下方的擴(kuò)散層進(jìn)行開孔以減小流阻。在此基礎(chǔ)上采用遺傳算法對(duì)凸臺(tái)在流道中位置進(jìn)行優(yōu)化，使得PEM燃料電池的凈功率最大化。
　　最后本文建立PEM燃料電池系統(tǒng)模型來對(duì)PEM燃料電池的工況進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化?；谧顑?yōu)的工況，采用多目標(biāo)遺傳算法優(yōu)化流道的入口高度和出口高度。從而得到PEM燃料電池的最優(yōu)工況和最優(yōu)流道結(jié)構(gòu)。計(jì)算