燃料电池安全性评价方法开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

燃料电池是一种将外部供应的燃料和氧化剂中的化学能通过电化学反应直接转化为电能、热能和其他反应产物的发电装置^【1】。尽管被称作电池，但燃料电池无论是其结构特点、工作原理或是管理方式均与常见的蓄电池等有着较大的不同，燃料电池的系统较为复杂，只需供给燃料及氧化剂即可维持其持续运作，并非传统意义上的电池。作为一种无污染、效率高、低噪音的能源，燃料电池符合未来工业发展趋势，可有效解决目前以燃烧方式产生动力所产生的资源减少及环境污染等问题，被认为是具有重大发展前途的新型能源之一^【2-3】。世界各发达国家及各大公司纷纷投入巨资，开展燃料电池的开发研究，已取得令人瞩目的突破。燃料电池的基本工作原理是利用氢和氧经过催化过程直接产生电能，而排出的主要是水和热^【1】。燃料电池的种类较多，按使用的电解质不同主要有质子交换膜燃料电池(pemfc)、磷酸燃料电池(pafc)、固体氧气物燃料电池(sofc)和熔融碳酸盐燃料电池(mcfc)等^【4-7】。其中质子交换膜燃料电池因其环境友好、寿命长、运行温度低、比功率高、能量效率高、冷启动快、结构紧凑、易维护等优势，被研究人员一致看好为未来燃料电池的发展方向。^【3】

燃料电池由于直接将燃料的化学能转换为电能，无需经过燃烧过程，不同于受到卡诺循环限制的热力机械，因此能量转换效率较高^【8】。 燃料电池的产物是水，并且其中无运动件，因此工作时具有低噪声及低振动的优势，并且无机械性磨损。燃料电池是目前唯一同时具备高效率、无污染、无噪声、模块化、可连续工作的动力装置^【5】。相比于传统热力发动机，燃料电池具备如下优点:

（1）能量转换效率高，不受卡诺循环的限制，效率可达4０％ ~ 8０％ ，明显高于传统的内燃机。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究（设计）的基本内容

本毕业设计主要内容：

1、 学习基于定性分析和建模仿真以及故障树分析法

3. 研究计划与安排

（1）英文文献翻译，完成开题报告和文献综述（第 1 周—第 2 周）；

（2）matlab/simulink燃料电池系统仿真模型的建立（第 3 周—第 4 周）；

（3）对仿真模型的故障检测流程进行编程设计（第 5 周—第 6 周）；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 王家恒,韩震.中国氢燃料电池技术发展现状及趋势[j].汽车实用技术,2019(22):20-23.

[2] 潘瑞. 质子交换膜燃料电池管理系统设计与在环仿真[c]. 中国自动化学会系统仿真专业委员会、中国仿真学会仿真技术应用专业委员会、中国科学技术大学.第二十届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集（20th ccssta 2019）.中国自动化学会系统仿真专业委员会、中国仿真学会仿真技术应用专业委员会、中国科学技术大学:中国自动化学会系统仿真专业委员会,2019:240-246.

[3] 张江萍,赵黎华,冯智劼,李翔,郭维.质子交换膜燃料电池安全性能检测技术[j].电源技术,2011,35(12):1523-1526.