质子交换膜燃料电池/直接接触式膜蒸馏分布式联产系统性能

来源：农业工程学报杂志2022年第1期北京时间：

作者：朱万超,宋鑫华,葛艺,宋锐,韩吉田,

摘要：为提高能源利用率和实现能源的梯级利用，该研究提出了一种基于质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC）/直接接触式膜蒸馏（Direct Contact Membrane Distillation, DCMD）的分布式联供系统，利用DCMD回收PEMFC发电时产生的余热，可对外界提供可饮用淡水。建立了联供系统的数学模型，研究了其在设计和非设计工况下的热力性能，采用NSGA-Ⅱ多目标优化算法对系统进行了多目标最优化研究。研究结果表明，在设计工况下，PEMFC输出功率、DCMD膜通量、联供系统的能源效率和㶲效率分别为19.26 kW、15.340 5 kg/(m2•h)、57.77%和52.68%，在研究的参数范围内，电流密度、氢气与氧气过量系数、换热器3夹点温度以及渗透液质量流量对联供系统性能影响显著，并通过TOPSIS法确定了该系统在不同权重下各目标的最佳运行工况。研究结果可为发展基于PEMFC和DCMD的分布式联供系统提供参考依据。

关键词：燃料电池, 膜蒸馏, 质子交换膜, 直接接触式, 联供系统, 热力性能分析, 多目标优化