车用燃料电池电堆钢带封装优化设计开题报告
2020-04-13 03:04
1. 研究目的与意义（文献综述）
燃料电池是一种直接将储存在氢气和氧气的化学能直接转换成电能的能量转化装置。燃料电池汽车以燃料电池作为主要动力源，燃料电池汽车不经过热机过程，不受卡诺循环的限制，具有能量转化效率高、环境友好等内燃机汽车不可比拟的优点，同时仍然可以保持传统内燃机汽车高速度、长距离行驶和安全、舒适等性能，被认为是21世纪首选的洁净、高效运输工具。燃料电池封装直接影响电池堆性能，不但会影响系统效率，而且常常引起可靠性较低等问题。电堆封装后整体结构的力学反应是内部各部件相互作用的结果，同是耦合了载荷传递、物质传输、温度交换、多相流、电化学反应等因素，并且膜电极、密封层等部件性能还会随封装过程发生变化，使得封装后电堆性能的预测和评估工作非常困难，为保证电堆能够安全、稳定、高效运行，需要对封装进行优化。本毕业设计对燃料电池钢带封装的应力分布进行分析，对燃料电池钢带组装方式进行优化，提出合理的燃料电池钢带封装方案。
对于燃料电池电堆的封装，国内外的研究很多。
近年来，刘冲等通过实验研究了封装压力对直接甲醇燃料单电池（dmfc）性能影响，结果表明封装压力通过内电阻和传质特性两个方面对dmfc输出性能产生影响。在较低封装压力下，前者占据主导地位，随着封装压力增大燃料电池性能得以提高。在较高的封装压力下，后者占主导地位，dmfc性能随着封装压力提高而缓慢降低。因而存在一个最优封装压力在该压力下dmfc输出性能最高。
2. 研究的基本内容与方案
燃料电池封装直接影响其综合性能。本毕业设计对燃料电池钢带封装的应力分布进行分析，对燃料电池钢带组装方式进行优化，提出合理的燃料电池钢带封装方案。本毕业设计主要开展以下工作：
1．查阅关于abaqus 有限元分析软件在燃料电池建模与仿真中的应用、燃料电池组装方面的文献资料，了解国内外相关研究现状；
2. 建立模型，依据模型进行计算。采用abaqus 有限元分析软件对车用燃料电池钢带组装的应力进行分析
3. 研究计划与安排
| 周 次（时间） | 工 作 内 容 |
| 0（1.2~ 1.14） | 赴校外实习、搜集设计资料，并提交实习日记、实习报 告。 |
| 1-2（2.26~3.9） | 学生提交文献检索摘要。撰写开题报告。并完成网上提交开题报告。整理论文提纲、设计概要。。 |
| 3-4（3.12~3.23） | 进行外文翻译，并提交外文翻译译文。 |
| 5-6（3.26 ~ 4.6） | 绘图，撰写毕业设计说明书（设计类）或论文（研究 类）。 |
| 7-8（4.9~ 4.20） | 撰写毕业设计说明书（设计类）或论文（研究类），绘 图。 |
| 9-11（4.23 ~ 5.11） | 完成绘图，并完成网上提交毕业设计说明书。 |
| 12（5.14 ~ 5.18） | 学生书面提交毕业设计论文，并打印成 册。并书面提交答辩申请，并作答辩准备； |
| 13-14（5.21~ 6.1） | 教师审阅毕业设计说明书（设计类）或论文（研究类） 和（图纸），审查确定学生答辩资格并予以公示。 |
| 15（6.4~ 6.8） | 毕业设计答辩。 |
| 备注： | 此表是拟定时间。如有变化，以实际为准。 |
4. 参考文献（12篇以上）
[1] 吴承伟, 林鹏. 燃料电池电堆最优封装力设计与分析技术[j]. 电源技术, 2013, 37(9):1546-1549..
[2] 林鹏. 质子交换膜燃料电池电堆的热力耦合封装力学研究[d]. 大连理工大学, 2011.
[3]魏铭瑛, 蒋化南, 刘博,等. 钢带封装燃料电池端板优化设计[c]// 中国力学大会. 2013.
