氢燃料电池系统建模与仿真培训课程
培训对象
燃料电池系统研发工程师、新能源动力系统仿真人员、电化学工程师、汽车/航空航天/备用电源领域技术人员。
培训目标
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理解氢燃料电池的工作原理（PEMFC）与系统组成（电堆、空气/氢气/热管理系统）。
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掌握燃料电池电化学模型、流体模型、热模型的建模方法。
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能够独立完成燃料电池系统的多物理场仿真与性能分析。
培训内容介绍
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氢燃料电池概述：氢燃料电池的原理（氢气与氧气的电化学反应）；PEMFC（质子交换膜燃料电池）的结构与特点；燃料电池系统的组成（电堆、空压机、加湿器、氢循环泵、散热器）；燃料电池的应用场景（汽车、发电、备用电源）。
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电化学模型基础：燃料电池的极化曲线（活化极化、欧姆极化、浓差极化）；能斯特方程与开路电压；Butler-Volmer方程与活化过电位；欧姆过电位（膜电阻、接触电阻）；浓度过电位与极限电流密度。
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电堆建模：单电池电压模型；电堆的串联结构；电堆的等效电路模型；电堆的输出特性（电压-电流曲线、功率-电流曲线）；电堆效率的计算；电堆的热功率计算。
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空气供给系统建模：空气供给系统的组成（空压机、中冷器、加湿器、背压阀）；空压机的特性（流量-压力-转速曲线）；空气管路模型（质量流量、压力损失）；加湿器模型（湿度传递）；空气流量与压力的协同控制。
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氢气供给系统建模：氢气供给系统的组成（氢气瓶、减压阀、喷射器/引射器、氢循环泵、吹扫阀）；氢气压力的调节；氢气流量控制；阳极尾气吹扫策略；氢气循环泵的建模。
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热管理系统建模：燃料电池的热量来源（电化学反应热、欧姆热）；冷却回路组成（散热器、水泵、节温器）；散热器的传热模型；冷却液流量与温度的调节；电堆温度对性能的影响。
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系统级建模与集成：在MATLAB/Simulink/GT-SUITE中搭建燃料电池系统模型；电堆、空气系统、氢气系统、热管理系统的集成；系统级接口定义；模型参数化与标定。
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燃料电池系统控制策略：空气过量比的控制（通过调节空压机转速和背压阀）；氢气压力的控制；电堆温度的控制（调节水泵转速、散热器风扇）；湿度控制；系统启停控制策略。
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动态响应特性仿真：负载突变时的电堆电压响应；空气供给系统的动态延迟；氢气供给的动态响应；热系统的热惯性；动态过程中的过气比控制；防止氧气饥饿的控制策略。
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效率优化与能量管理：燃料电池系统效率的组成（电堆效率+辅机功耗）；辅机功耗的建模（空压机功耗、水泵功耗）；系统净输出功率计算；最优工作点跟踪（最大效率点、最大功率点）；与动力电池的功率分配策略。
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故障诊断与健康管理：燃料电池常见故障（膜干、水淹、氢气泄漏、传感器故障）；基于模型的故障诊断方法（残差分析）；电压一致性监测；电堆老化趋势分析。
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综合实战项目：典型车用燃料电池系统（如80kW燃料电池发动机）的完整建模与仿真，包含电堆模型、空气/氢气/热管理系统建模、控制策略开发、动态响应分析与效率优化。
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