[发明专利]一种质子交换膜燃料电池估测方法及计算机可读介质

说明书

本发明公开一种质子交换膜燃料电池估测方法及计算机可读介质。本发明计算每个时刻的质子交换膜燃料电池的堆叠电压，输入多个时刻的质子交换膜燃料电池的测量堆叠电压；构建堆叠电压优化目标，选取决策变量，构建参数的约束条件；通过改进红狐优化算法进行求解，得到优化后的第一半经验因子、优化后的第二半经验因子、优化后的第三半经验因子、优化后的第四半经验因子、优化后的膜的恒定电阻、优化后的质子交换膜内含水量、优化后的常数因子，进一步实现质子交换膜燃料电池的优化设置。本发明所提出的改进算法具有收敛速度快，结果准确的特点，且输出堆栈电压的理论值与实验输出电压拟合程度较高。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种质子交换膜燃料电池估测方法及计算机可读介质。

背景技术

随着社会经济与新能源产业的飞速发展，能源需求逐渐提高，煤炭和石油等化石能源储量日益减少，可再生能源会逐渐替代传统化石能源。氢能作为一种新二次能源，具有燃烧无污染、热值高等优点，并且储量丰富。合理利用氢能源，对缓解化石能源危机有重要意义。推广氢能源的应用，技术创新意义重大。

在对氢能源的运用中，燃料电池技术因其能量转化效率高、能量密度高、无污染、噪音小等优点得到了快速发展。燃料电池是一种把燃料所具有的化学能转化为电能的化学装置。在众多燃料电池中，质子交换膜燃料电池是最具有发展前景的燃料电池，对氢能的利用具有重要意义。对于质子交换膜燃料电池相关领域，我国政府给予政策上的支持，以期早日实现氢能源革命。

在过去的十年里，中外质子交换膜领域相关科研论文不断涌现，每一篇都对燃料电池领域进行了技术突破。现有技术采用改进版阿基米德优化算法估计质子交换膜燃料电池模型参数；并采用基于自洽模型和SCCSA优化算法，实现了对PEM燃料电池参数精确提取；采用混沌博弈优化技术建立了质子交换膜燃料电池模型。若通过智能算法将质子交换膜燃料电池极化曲线精确模拟，将极大节省成本与运算时间。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种质子交换膜燃料电池估测方法及计算机可读介质，得出质子交换膜燃料电池参数的最优解，使输出堆栈电压的计算值与测量值尽可能接近，以便于对质子交换膜燃料电池做进一步的预测与动态分析。

本发明方法的技术方案为一种质子交换膜燃料电池估测方法，具体步骤如下：

步骤1：获取多个时刻的能斯特电压、多个时刻的激活电压、多个时刻的电极和膜电阻引起的欧姆压降、多个时刻的浓度电压损失，计算每个时刻的质子交换膜燃料电池的堆叠电压，输入多个时刻的质子交换膜燃料电池的测量堆叠电压；

步骤2：构建堆叠电压优化目标，选取第一半经验因子、第二半经验因子、第三半经验因子、第四半经验因子、膜的恒定电阻、质子交换膜内含水量、常数因子作为决策变量，构建参数的约束条件；

步骤3：结合堆叠电压优化目标、参数的约束条件，将第一半经验因子、第二半经验因子、第三半经验因子、第四半经验因子、膜的恒定电阻、质子交换膜内含水量、常数因子作为待求解变量，通过改进红狐优化算法进行求解，得到优化后的第一半经验因子、优化后的第二半经验因子、优化后的第三半经验因子、优化后的第四半经验因子、优化后的膜的恒定电阻、优化后的质子交换膜内含水量、优化后的常数因子，进一步实现质子交换膜燃料电池的优化设置。

作为优选，步骤1所述计算每个时刻的质子交换膜燃料电池的堆叠电压，具体如下：

其中，表示第k个时刻的质子交换膜燃料电池的堆叠电压，为每个堆栈中串联燃料电池的数量，为第k个时刻的单个燃料电池的输出电压，为第k个时刻的能斯特电压，为第k个时刻的激活电压，为第k个时刻的电极和膜电阻引起的欧姆压降，为第k个时刻的浓度电压损失，n表示时刻的数量；

步骤1所述多个时刻的质子交换膜燃料电池的测量堆叠电压，定义为：