船用燃料电池动力系统研究设计

质子交换膜燃料电池(PEFMC)是一种具有广泛应用前景的绿色能源装置,目前其已在陆地上投入试用,其应用在潜艇上可提高其水下续航力和隐蔽性,对于在水面舰船可减少对化石燃料的需求和降低污染排放,但国内目前在船用燃料电池动力方面几乎是空白,同时陆用与船用存在着较大的差异,因此迫切需要开展船用燃料电池方面的研究,特别是针对潜用燃料电池的研究。 通过PEMFC稳态建模和模型优化,对影响PEMFC性能的各种因素进行计算分析,确定了PEMFC输入参数的合理范围,以此为基础开展了船用燃料电池动力系统的设计。首先是分析并根据潜艇水下续航力的需要和燃料电池在潜艇上使用特点,进行了一套潜用200KW氢-氧燃料电池动力系统的方案设计,燃料电池在全功率运行情况下,可使潜艇在水下的续航时间提高到2周,并首次在国内提出了燃料电池动力系统在潜艇上的布置方案。然后是根据燃料电池的发展现状和水面舰船的功率需求,进行了一套用于水面舰船辅助电源使用的15KW的氢-空燃料电池动力系统的方案设计,为PEMFC在船舶工程化应用方面提供了参考。 通过对船用燃料电池动力系统的方案设计,在国内首次尝试把陆用燃料电池动力系统转向船用燃料电池动力系统,特别是燃料电池动力系统在潜艇上应用方案设计和布置,在提高潜艇的水下续航力和促进船舶绿色能源方面将发挥重要的作用,为今后研制和推广船用燃料电池提供了基础。