质子交换膜燃料电池-热电制冷混合系统的生态学研究  被引量:3

Ecological Study of PEMFC-Thermoelectric Refrigeration Hybrid System

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作  者:邹宇飞 黄跃武[1] ZOU Yu-Fei;HUANG Yue-Wu(College of Environmental Science mid Engineering,Donghua University,Shanghai 201620,China)

机构地区:[1]东华大学环境科学与工程学院,上海201620

出  处:《工程热物理学报》2020年第7期1596-1603,共8页Journal of Engineering Thermophysics

基  金:国家自然科学基金(No.51078068)。

摘  要:本文基于生态学准则对稳定运行状态下的混合系统(由质子交换膜燃料电池(PEMFC)与热电制冷装置(TEG-TEC)组成)进行了优化研究,考虑了PEMFC电化学反应中的过电势损失和TEG-TEC内部的不可逆损失,导出了PEMFC工作电流密度与TEG-TEC电流之间的关系以及混合系统的等效输出功率和生态学性能系数(ECOP)的表达式,ECOP表示为混合系统单位可用能损失率的等效输出功率。通过数值计算,给出了混合系统的优化工作区间。结果表明,混合系统的最大功率密度P_c~*和生态学性能系数比单独工作的PEMFC分别提升了1.42%和4.47%。最后研究了工作温度、工作压力、热电元件数量及汤姆逊效应对混合系统性能的影响。Based on the ecological criterion,the hybrid system consisting of proton exchange membrane fuel cell(PEMFC)and thermoelectric refrigeration(TEG-TEC)in a stable state is optimized.The overpotential loss in the electrochemical reaction of PEMFC and the irreversible loss in TEG-TEC are fully considered.The relationship between the working current density of PEMFC and the current of TEG-TEC is discussed in detail.Moreover,the analytical formulas for the equivalent output power and ecological coefficient of performance(ECOP)of the hybrid system are specified,where ECOP is the equivalent output power per unit loss rate of availability.By simulation,the optimal working range of the hybrid system is given.The results show that the maximum power density P_c~*and the ecological performance coefficient of the hybrid system allow 1.42%and 4.47%larger than that of a standalone PEMFC,respectively.Finally,the effects of working temperature,working pressure,number of thermoelectric components and Thomson effect on the performance of the hybrid system are studied.

关 键 词:质子交换膜燃料电池(PEMFC) 热电制冷 生态学性能系数(ECOP) 汤姆逊效应 

分 类 号:TM911.4[电气工程—电力电子与电力传动]

 

参考文献:

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