论文摘要
微型直接甲醇燃料电池（Micro Direct Methanol Fuel Cell，μDMFC）具有能量密度高、能量转换效率高、使用方便和环境友好等优点，具有广阔的应用前景。μDMFC的性能与多种工作条件关系密切，因此尚需通过理论分析和实验验证确定这些条件对其性能的影响。本文以满足μDMFC长期工作条件下阳极液体的微流量和精确定温控制为目标，提出了满足微流量和温度精确控制及电池性能长时间疲劳测试需求的总体技术方案，建立了阳极微流量及温度精确控制软硬件测试平台。设计了流体通道迂回的加热块结构，实现了出口流体温度的精确控制。以半导体致冷器为加热／致冷元件，对控制系统的加热功率进行了估算。在流量控制模块中，采用高精度双通道微量注射泵并结合特殊设计的液路输运系统和控制逻辑，实现对甲醇溶液的微量精确输送。根据系统的工作特点，设计了计算机控制的输入和输出通道。结合半导体致冷器特性和测试系统需求，设计了功率驱动及换向控制电路。采用基于PID控制器的闭环控制方案实现温度精确控制。通过RS232串口通讯在工业控制计算机上实现了对微量注射泵的实时监控。采用时序逻辑控制方法实现μDMFC性能的长时间疲劳测试的需求。选择VC++为软件控制平台，以面向对象的程序设计方法进行类的设计，实现了整个液路系统的自动化控制。对集成控制系统进行了联机调试和性能验证。标定了温度传感器的精度，并对系统的微流体温度控制和长时间疲劳测试性能做了实验验证。实验结果表明，系统对流体的温度控制示值精度小于±1℃，流量控制精度为0.1ml／h，能够按用户需求提供特定的疲劳测试条件。控制系统性能稳定，操作方便，完全能够满足μDMFC的实时测试和长时间连续工作性能评价的要求。
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标签：微型甲醇燃料电池论文; 液体输运论文; 微流量论文; 温度控制论文;