4 燃料電池控制器實驗結果

實驗裝置由質子交換膜燃料電池、鉛酸蓄電池和數據采集系統組成。燃料電池和蓄電池為負載供電，數據采集系統用來記錄必要的信息。所有物理參數，如質子交換膜燃料電池堆和蓄電池的電流與電壓、反應物的氣體流量、流場的壓降、空氣和氫氣相對濕度和溫度通過數據采集系統被記錄。

隨負載的增加，質子交換膜燃料電池堆溫度將上升。由于溫度控制器的調整，電池堆的溫度將保持在50℃~60℃，如圖5和6所示。一般來說，更高的操作溫度是令人滿意的，因為其減少質量運輸限制和增加電化學反應率，但同時，由于水蒸氣的增加，更高的溫度可能導致增加質量運輸損失。因此，實驗中電池堆的溫度被控制在50℃~60℃，以保持水分平衡，減少了內部阻力或歐姆損失的影響。

實驗結果表明，當外部的負載突然改變時，氫氣不能被快速提供給質子交換膜燃料電池堆。當UPS負載突然變化，例如，從60 W到210 W，質子交換膜燃料電池堆的輸出電壓迅速下降并使UPS關閉，因此，這個結果會使氫氣和空氣匱乏并可能毀掉質子交換膜燃料電池堆。為了能夠為外部負載供應足夠的功率并且保護質子交換膜燃料電池堆，混合UPS系統采用鉛酸蓄電池，以防止質子交換膜燃料電池的過度使用和為外部負載提供穩定的電源。如圖7所示，在正常情況下質子交換膜燃料電池堆可長時間供應UPS電源，當UPS負載急劇變化或氫氣被凈化，燃料電池控制器可以在質子交換膜燃料電池和蓄電池之間切換。

實驗的結果已經證明了所設計的控制器監控方案與傳統的質子交換膜燃料電池系統相比可以更好地工作。智能綜合控制的主要優勢是它可以解決燃料與空氣的匱乏、膜嚴重侵水或干燥等問題對于一個質子交換膜燃料電池性能影響。它完成了對不同負載功率的適應性控制，提高了穩定性、功率效率和可靠性。

參考文獻
[1] 衣寶廉. 燃料電池——原理·技術·應用[M]. 北京：化學工業出版社，2003：182-311.
[2] WANG X D， DUAN Y Y， YAN W M. Numerical study of cell performance and local transport phenomena in PEM fuel cells with various flow channel area ratios[J]. Journal of power sources，2007，172(1)： 265-277.
[3] 毛宗強.燃料電池[M].北京：化學工業出版社，2005：140-142.
[4] 林維明.燃料電池系統[M].北京：化學工業出版社，1998：47-56.
[5] 陳小文，閆志強，譯.PIC嵌入式系統開發[M].北京：人民郵電出版社，2008：138-171.
[6] 王繼月.燃料電池控制系統研究與實現[D].上海：同濟大學，2005：11-31.