质子交换膜燃料电池建模与MATLAB仿真作者：（美）施皮格尔 著，张新丰，张智明 译 单桐，周苏 校出版时间：2013内容简介 施皮格尔所著的《质子交换膜燃料电池建模与MATLAB仿真》阐述了质子交换膜燃料电池建模与仿真的基本方法。首先介绍了与质子交换膜燃料电池相关的热力学和电化学基础知识，然后系统地介绍了质子交换膜燃料电池内部电荷传输、质量传输及热能传输的基本原理和守恒方程，分别针对质子交换膜、催化剂层、气体扩散层、流场板进行建模和仿真计算；然后以微型燃料电池、燃料电池电堆及辅助系统为主要内容进行建模，最后讲述模型的验证方法。本书以最经典的热力学及流体力学理论为建模依据，基础性很强；同时又以目前现有的燃料电池科学研究成果作为对比，具有一定的前瞻性。《质子交换膜燃料电池建模与MATLAB仿真》可作为高等院校燃料电池专业或相关专业的本科生及研究生教材，也可作为致力于质子交换膜燃料电池设计的工程师、以质子交换膜燃料电池及燃料电池汽车为研究方向的在校研究生和教师的入门读物，还可以作为对质子交换膜燃料电池感兴趣的设计人员的参考书籍。目录第1章 燃料电池简介1.1 引言1.2 什么是PEM燃料电池1.3 为什么需要燃料电池1.3.1 便携式电源1.3.2 交通运输1.3.3 固定式电站1.4 燃料电池的发展史1.5 文献中的燃料电池数学模型1.6 燃料电池数学建模的基本步骤本章小结思考题尾注参考文献第2章 燃料电池热力学2.1 引言2.2 焓2.3 比热2.4 熵2.5 化学反应中的自由能变化2.6 燃料电池可逆电压和净输出电压2.7 燃料电池的理论效率本章小结思考题尾注参考文献第3章 燃料电池电化学3.1 引言3.2 基本的电化学动力学概念3.3 电荷传输3.4 电荷传输反应3.5 电极动力学3.5.1 反应速率因素与活化能3.5.2 巴尔特-沃尔默方程3.6 电压损失3.7 内部电流和渗透电流本章小结思考题尾注参考文献第4章 燃料电池电荷传输4.1 引言4.2 欧姆极化损失4.3 金属的电子导电性4.4 聚合物电解质的离子导电性本章小结思考题尾注参考文献第5章 燃料电池质量传输5.1 引言5.2 燃料电池内部的质量守恒5.2.1 质子交换膜燃料电池入口处流量关系5.2.2 质子交换膜燃料电池出口处流量关系5.2.3 液体、水蒸气流量及其余量5.3 流道和电极之间的质量对流传输5.4 电极中的质量扩散传输5.5 流场中的质量对流传输5.6 其他文献中的质量传输方程5.6.1 菲克扩散定律5.6.2 史蒂芬-麦克斯韦方程5.6.3 尘气模型本章小结思考题参考文献第6章 燃料电池热传输6.1 引言6.2 热传输基本原理6.3 燃料电池能量守恒6.3.1 总体能量守恒过程6.3.2 燃料电池电堆的能量守恒6.3.3 燃料电池系统的能量守恒6.3.4 节点网络6.3.5 平面中的瞬态传热[6]6.3.6 单电池层间的能量守恒6.4 燃料电池的热管理6.4.1 空气冷却6.4.2 边缘冷却本章小结思考题尾注参考文献第7章 质子交换膜建模7.1 引言7.2 质子交换膜的物理描述7.3 不同种类的模型7.3.1 微观和物理模型7.3.2 扩散模型7.3.3 稀薄溶液理论7.3.4 浓缩溶液理论7.3.5 膜的水含量7.3.6 液压模型7.3.7 联合模型7.4 质子交换膜建模案例7.4.1 质量和组分守恒7.4.2 动量方程7.4.3 能量守恒方程7.4.4 离子传输方程7.4.5 界面的水活性7.4.6 膜内水活性本章小结思考题尾注参考文献第8章 气体扩散层建模8.1 引言8.2 气体扩散层的物理描述8.3 多孔介质建模基础8.3.1 孔结构8.3.2 流体特性8.3.3 毛细管作用8.3.4 渗透率8.4 多孔介质传输模型8.4.1 多孔介质中的自由分子流动8.4.2 多孔介质中的黏性流动8.4.3 多孔介质的连续扩散8.4.4 二元混合物联合传输机理8.5 模型种类8.5.1 导电性8.5.2 蒸发与冷凝8.5.3 气相传输8.5.4 液态水处理8.5.5 严格两相流动模型8.6 气体扩散层建模案例8.6.1 无液态支配方程8.6.2 无液态，无对流，常流量本章总结思考题尾注参考文献第9章 催化剂层建模9.1 引言9.2 催化剂层的物理描述9.3 通用方程9.4 模型类型9.4.1 界面模型9.4.2 微结构和单孔模型9.4.3 多孔电极模型9.4.4 聚合物模型9.5 催化剂层热传递本章小结思考题尾注参考文献第10章 流场板建模10.1 引言10.2 流场板材料10.3 流场设计10.4 流道的截面形状10.5 流道中的压降10.6 板流道和气体之间的热传递本章小结思考题尾注参考文献第11章 微型燃料电池建模11.1 引言11.2 文献中的微型PEM燃料电池11.2.1 电极11.2.2 双极板11.2.3 堆的设计和结构11.3 微流体力学11.3.1 纳维-斯托克斯方程11.3.2 不可压缩流11.3.3 欧拉方程11.3.4 斯托克方程11.3.5 边界条件和初始条件11.3.6 泊肃叶流11.3.7 带滑移的泊肃叶流11.4 流速和压力11.5 气泡和颗粒11.6 毛细管效应11.7 单相和两相压降11.8 微通道内的速度本章小结思考题尾注参考文献第12章 燃料电池堆建模12.1 引言12.2 燃料电池堆的尺寸设计12.3 单电池数量12.4 堆结构12.5 燃料和氧化剂的分配12.6 电堆预紧12.6.1 螺栓预紧12.6.2 气体扩散层获得最佳预紧时电堆上所需的力12.6.3 预紧层的螺栓刚度12.6.4 拧紧扭矩的计算12.6.5 总预紧力相关扭矩本章小结思考题尾注参考文献第13章 燃料电池系统设计13.1 引言13.2 燃料子系统13.2.1 加湿子系统13.2.2 风机和鼓风机13.2.3 压缩机13.2.4 涡轮机13.2.5 泵本章小结思考题尾注参考文献第14章 模型验证14.1 引言14.2 残差14.2.1 测量过程的漂移14.2.2 独立随机误差14.3 随机误差的正态分布14.4 模型中的丢失项14.5 模型中的非必要项本章总结思考题尾注参考文献附录A附录B附录C附录D附录E附录F附录G附录H附录I附录J 上一篇: 微生物燃料电池原理与应用 下一篇: 新概念太阳电池
