基于直流内阻和交流阻抗特性的PEMFC水管理状态分析

基于Randles等效电路,研究质子交换膜燃料电池(PEMFC)操作温度和湿度耦合关系,建立电堆直流内阻和交流阻抗特性模型。通过两种方法相结合,研究不同操作条件下的电化学阻抗谱图和U-I输出特性曲线的变化规律,以及不同水管理状态在直流内阻和交流阻抗变化规律中体现出的对应关系,进而分析水管理状态对电堆输出性能的影响作用。仿真和实验结果表明,温湿度耦合关系下的不同水管理状态,在电化学阻抗谱图和U-I特性曲线中具有一致的变化规律和对应的量化关系;电堆输出性能中的膜干、水淹等现象,在直流内阻值和交流阻抗图的变化中具有明显的表现特征;通过研究水管理状态对两者的影响,能够实现操作条件的优化和电堆输出性能的优化控制。