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出版者:Academic Press

作者:Colleen Spiegel

出品人:

页数:456

译者:

出版时间:2008-05-20

价格:USD 119.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780123742599

丛书系列:

图书标签:

• PEM Fuel Cell
• Modeling
• Simulation
• Matlab
• Fuel Cell Technology
• Energy Conversion
• Electrochemical Engineering
• Renewable Energy
• Power Systems
• Engineering Simulation

PEM燃料电池建模与仿真：掌握先进能源转换技术 本书是一本全面深入探讨质子交换膜（PEM）燃料电池建模与仿真技术的专业指南。 PEM燃料电池作为一种清洁、高效的能源转换装置，在全球能源转型和可持续发展战略中扮演着至关重要的角色。为了充分发挥其潜力，深入理解其内部工作原理、优化设计参数以及预测运行性能是必不可少的。本书正是为了满足这一需求而编写，旨在为读者提供一套系统而实用的方法论，通过强大的MATLAB/Simulink平台，解锁PEM燃料电池的复杂行为。 核心内容概述： 本书将从基础理论出发，逐步引导读者构建不同复杂度的PEM燃料电池模型，并利用MATLAB/Simulink强大的仿真能力进行深入分析。我们不会仅仅停留在理论推导，更会强调模型的实际应用价值，以及如何通过仿真优化电池的性能和寿命。 PEM燃料电池基础理论回顾： 我们将从最根本的电化学原理入手，详细阐述PEM燃料电池的工作机理，包括质子传导、氧还原反应、析氢反应等关键过程。您将理解电解质膜、催化剂层、气体扩散层等关键组件的作用，以及它们如何协同工作。同时，会深入探讨影响电池性能的各项因素，如温度、压力、湿度、电流密度以及催化剂的活性等。 建模方法论与技术： 本书的核心在于提供多种建模策略。我们将首先介绍宏观模型，即基于电路理论和经验公式构建的简化模型，适用于快速的系统级仿真和初步性能评估。随后，将深入讲解基于守恒定律（质量守恒、能量守恒、电荷守恒）的微观模型。这包括对电化学动力学、传质过程（如气体在多孔介质中的扩散）、欧姆损耗、浓差极化等关键损耗机制的数学描述。特别地，我们会详细介绍如何将这些方程转化为在MATLAB/Simulink中可执行的仿真模型，包括使用Simulink的物理建模工具箱（如Simscape Electrical）来构建模块化的仿真环境。 MATLAB/Simulink仿真平台详解： 作为本书的实践工具，MATLAB/Simulink的运用将贯穿始终。读者将学习如何利用MATLAB的强大的数据处理和可视化能力，对仿真结果进行分析和解读。Simulink的图形化编程界面将帮助您直观地构建复杂的模型，并通过仿真探索参数空间。本书将提供一系列定制的Simulink模块和示例模型，覆盖从单电池到燃料电池堆的建模。我们将重点介绍如何利用Simulink的各种仿真技术，如求解器选择、模型调试、参数扫描等，以获得准确可靠的仿真结果。 关键子系统建模： 除了燃料电池本体的建模，我们还将关注影响其整体性能的关键子系统。这包括： 气体供给系统： 模拟氢气和空气（或氧气）的供给，包括压力、流量控制以及湿度调节。 热管理系统： 模拟燃料电池产生的热量以及散热过程，这对维持最佳运行温度至关重要。 水管理系统： 模拟水在电池内部的生成、传输和排出，水分平衡对质子传导和气体扩散有直接影响。 电化学动力学模型： 详细讲解Butler-Volmer方程等用于描述电极反应动力学的数学模型，以及如何将其集成到仿真中。 传质模型： 深入分析气体在催化剂层和气体扩散层中的对流和扩散过程，以及它们如何影响电极反应速率。 模型验证与参数辨识： 仿真模型的准确性离不开与实验数据的对比验证。本书将介绍如何收集实验数据，并利用MATLAB的优化工具箱进行参数辨识，从而提高模型的预测精度。我们将探讨不同的验证方法，并提供实用的案例研究。 仿真应用与优化： 掌握建模与仿真技术后，读者可以将其应用于实际问题的解决。本书将展示如何利用仿真来： 优化电池设计： 调整催化剂层厚度、气体扩散层孔隙率、流场设计等，以提高功率密度和效率。 预测电池性能： 预测电池在不同工况下的输出特性，如电压-电流曲线、效率等。 开发控制策略： 为燃料电池系统设计最优的运行控制算法，如空燃比控制、湿度控制等。 分析寿命与退化： 探讨影响电池寿命的关键因素，并尝试通过仿真预测电池的长期运行性能和退化趋势。 学习收益： 通过学习本书，您将： 建立坚实的理论基础： 深刻理解PEM燃料电池的电化学原理、传质传热机理及其在仿真模型中的数学表达。 掌握先进的仿真技能： 熟练运用MATLAB/Simulink搭建、运行和分析PEM燃料电池模型。 具备解决实际问题的能力： 能够利用仿真工具优化燃料电池设计、预测性能并开发控制策略。 提升科研与工程应用水平： 为从事燃料电池技术研发、系统设计、性能评估等工作的专业人士提供强有力的支持。 本书适合对新能源技术、电化学工程、机电一体化控制等领域感兴趣的本科生、研究生、研究人员以及工程师。如果您希望深入理解PEM燃料电池的工作机制，并掌握利用现代化仿真工具提升其性能和可靠性的方法，那么本书将是您不可或缺的参考。

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作为一名正在攻读新能源方向研究生的学生，我一直在寻找一本能够帮助我扎实掌握PEM燃料电池建模与仿真技术的书籍。《PEM Fuel Cell Modeling and Simulation Using Matlab》这本书的出现，对我来说无疑是一份及时的礼物。从书的整体风格来看，它似乎倾向于学术性和严谨性，这正是我在学术研究中需要的。我尤其期待书中能够详细讲解如何构建不同尺度的PEM燃料电池模型，包括单电池模型、电堆模型，甚至更宏观的系统模型。作者是否会深入剖析模型中的关键方程，例如Nernst方程、Butler-Volmer方程，以及如何将其转化为Matlab代码实现？这是我最关心的问题之一。另外，我希望书中能够提供一些实际的案例研究，展示如何利用这些模型来解决实际工程问题，比如优化电堆设计，预测电池寿命，或者评估不同操作策略对性能的影响。如果书中还能包含一些关于模型简化和降阶的讨论，那将更有助于我在资源有限的情况下进行高效的仿真研究。

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最近，我一直在关注PEM燃料电池技术的最新进展，希望能够找到一本能够帮助我系统学习其建模与仿真技术的书籍。《PEM Fuel Cell Modeling and Simulation Using Matlab》这本书，以其专业的名字和严谨的定位，吸引了我。在我看来，一本优秀的建模仿真书籍，不仅需要清晰的理论讲解，更需要直观的仿真演示。我希望这本书能够深入浅出地介绍PEM燃料电池的各个组成部分，以及它们在模型中所扮演的角色。例如，关于质子交换膜的导电性、气体扩散层的传质过程、催化剂层的电化学反应动力学等关键因素，模型是如何将这些复杂的物理化学过程数学化的？而Matlab的引入，则为我提供了一个将这些数学模型转化为可执行程序的平台。我非常期待书中能够提供一些关于模型验证和不确定性量化方面的指导，因为在实际应用中，确保仿真结果的可靠性至关重要。如果书中还能包含一些关于如何进行参数扫描和优化算法的介绍，那将极大地提升这本书的实用价值。

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我是一名在燃料电池领域工作多年的技术人员，对于PEM燃料电池的理解已经有了一定的基础。最近，我开始探索利用更高级的仿真工具来辅助我的设计和优化工作，因此，《PEM Fuel Cell Modeling and Simulation Using Matlab》这本书引起了我的注意。我倾向于那些能够提供实用性技巧和深度见解的书籍，而不是仅仅停留在理论层面。从我快速浏览的内容来看，作者似乎在强调Matlab在PEM燃料电池建模仿真中的独特优势，包括其丰富的工具箱和灵活的编程环境。我期待书中能够提供一些关于如何从零开始构建一个完整的PEM燃料电池仿真模型，并给出详细的代码实现步骤。此外，对于模型参数的辨识、敏感性分析以及模型验证等方面，我希望能从中获得一些宝贵的经验和方法。如果书中能够讨论如何将仿真模型与实验数据相结合，以提高模型的预测精度，这将对我目前的研发工作非常有帮助。

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我是一位对可再生能源领域充满热情的工程师，在工作中经常接触到各种能源转换技术。PEM燃料电池凭借其清洁环保的特性，一直是我关注的焦点。最近，我入手了《PEM Fuel Cell Modeling and Simulation Using Matlab》，希望能够借此深入了解其核心技术。这本书的编排结构给我的第一印象就非常清晰，从基础的电化学原理到复杂的仿真算法，循序渐进，逻辑性很强。尤其吸引我的是，作者似乎将理论知识与实际应用紧密结合，通过Matlab这一强大的仿真工具，将抽象的物理模型具象化，这对于理解和优化燃料电池性能至关重要。我设想，通过书中提供的模型，我可以模拟不同工况下燃料电池的电压、电流密度、效率等关键参数的变化，从而分析影响其性能的各种因素，例如温度、压力、湿度以及电解质的导电性等。此外，书中可能还会涉及如何处理模型中的非线性问题，以及如何验证仿真结果的准确性，这些都是实际工程中不可或缺的环节。如果这本书能够提供一些关于模型校准和不确定性分析的指导，那将是锦上添花。

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刚拿到这本《PEM Fuel Cell Modeling and Simulation Using Matlab》，迫不及待地翻阅了一下。首先，这本书的装帧设计就显得相当专业，硬壳封面，纸质厚实，印刷清晰，一看就知道是经过精心打磨的学术读物。对于我这种对PEM燃料电池技术一直充满好奇，但又苦于找不到系统性学习资料的读者来说，这本书仿佛是一扇通往新世界的大门。我尤其关注其理论基础的讲解是否扎实，以及仿真模型的构建是否能够真实反映物理过程。在初略浏览目录和部分章节后，我初步判断，它应该能够为我提供一个从理论到实践的完整框架。作者在引言部分似乎强调了Matlab在建模仿真中的重要性，这正是我所需要的，因为我一直希望将理论知识转化为可操作的仿真模型，以便更深入地理解PEM燃料电池的工作原理和性能影响因素。后续的学习中，我将重点关注其在电化学动力学、传质过程、热管理以及电堆层面模型构建方面的详细阐述，并期待能够通过其提供的Matlab代码示例，掌握实际的仿真技巧。这本书的出现，无疑为我研究PEM燃料电池的道路增添了重要的支撑。

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