质子交换膜电解槽(proton exchange membrane water electrolysis,PEMWE)在瞬时功率波动下的快速动态变化涉及多物理场相互作用,其暂态机理尚不明晰,制约了暂态控制建模和并网安全稳定分析。该文提出考虑多孔介质瞬时热非平衡特性的多...质子交换膜电解槽(proton exchange membrane water electrolysis,PEMWE)在瞬时功率波动下的快速动态变化涉及多物理场相互作用,其暂态机理尚不明晰,制约了暂态控制建模和并网安全稳定分析。该文提出考虑多孔介质瞬时热非平衡特性的多物理场模型,研究PEMWE秒级热电耦合动态行为,揭示其瞬时功率波动下的暂态机理。首先,鉴于PEMWE瞬态工况局部热点引发热失控风险,在其工作原理和结构特征分析基础上,提出多孔介质固有的热非平衡特性会主导其秒级暂态过程的科学猜想及模型;进一步,考虑多孔介质的局部热非平衡,建立最小电解单元三维多物理场模型,模拟其瞬时功率波动下的热电动态行为;最后,通过数值模拟研究电解槽单池电压、入口流速、入口温度和相间热传递系数对PEMWE在变功率条件下多孔介质两相温度分布暂态过程的影响规律,证明PEMWE在瞬时功率波动下的秒级动态行为是膜电极热非平衡传热主导的热电耦合过程,揭示PEMWE的热电暂态机理。展开更多
文摘质子交换膜电解槽(proton exchange membrane water electrolysis,PEMWE)在瞬时功率波动下的快速动态变化涉及多物理场相互作用,其暂态机理尚不明晰,制约了暂态控制建模和并网安全稳定分析。该文提出考虑多孔介质瞬时热非平衡特性的多物理场模型,研究PEMWE秒级热电耦合动态行为,揭示其瞬时功率波动下的暂态机理。首先,鉴于PEMWE瞬态工况局部热点引发热失控风险,在其工作原理和结构特征分析基础上,提出多孔介质固有的热非平衡特性会主导其秒级暂态过程的科学猜想及模型;进一步,考虑多孔介质的局部热非平衡,建立最小电解单元三维多物理场模型,模拟其瞬时功率波动下的热电动态行为;最后,通过数值模拟研究电解槽单池电压、入口流速、入口温度和相间热传递系数对PEMWE在变功率条件下多孔介质两相温度分布暂态过程的影响规律,证明PEMWE在瞬时功率波动下的秒级动态行为是膜电极热非平衡传热主导的热电耦合过程,揭示PEMWE的热电暂态机理。
