GDL疊層設備熱壓溫度控制系統(tǒng)的實現(xiàn).pdf

1、燃料電池作為第四代發(fā)電技術,是21世紀人類開發(fā)高效、清潔能源的必然趨勢。燃料電池的核心部件是膜電極集合體(MEA),因此,對MEA制備裝備的研制具有重要意義,GDL疊層設備由于采用了提高催化劑利用效率的CCM制備工藝,代表著未來MEA制備的一種趨勢。本文設計了基于CCM工藝的GDL疊層設備熱壓模塊溫度控制系統(tǒng),對發(fā)熱芯的分布對熱壓頭溫度的影響進行了仿真分析,改進了內(nèi)模PID的單入單出的控制方法,并應用在多入多出GDL熱壓頭的溫度控制中,

2、實現(xiàn)了GDL疊層設備的工藝溫度控制目標。
　　首先,對發(fā)熱芯的位置分布對熱壓頭溫度的影響進行了仿真分析,驗證了此種配置方案在合適的溫度控制其作用下,能達到控制目標要求;根據(jù)仿真結(jié)果,對重要元器件進行了選型。
　　爾后,依據(jù)設備指標和熱壓工況,對熱壓頭溫度控制整體方案進行了總體設計。硬件方面,根據(jù)硬件總體方案,對重要的模塊電路溫度采集電路、加熱驅(qū)動電路、電源供給電路給出了詳細設計;軟件方面,在下位機軟件總體方案的基礎上,對重要

3、的軟件流程圖系統(tǒng)初始化及主流程程序、溫度采集及控制程序、串口通訊程序流程做了詳細分析。
　　然后,針對單入單出溫度控制,設計了內(nèi)模PID控制器并分析了其穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)精度,給出了參數(shù)整定的簡化策略,較之傳統(tǒng)PID控制器,顯著提高了單點溫度控制精度和響應快速性。
　　最后,初步介紹了多輸入多輸出熱壓頭的建模,并在設計的溫度控制系統(tǒng)的基礎上,對GDL熱壓頭的溫度控制精度和均勻性進行了大量的實際測試。實驗結(jié)果表明,該設計滿足了工藝指