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作者：李晨阳;梁亮;杨飞;金钊;肖梅玲;刘长鹏;邢巍;
单位：中国科学技术大学应用化学与工程学院;中国科学院长春应用化学研究所,电分析化学重点实验室,吉林省氢能技术科技创新中心,吉林省先进低碳化学电源重点实验室;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;中国科学院大学;
摘要：本研究建立了一种基于热参数的直接甲醇燃料电池中甲醇浓度在线检测与闭环控制方法。通过构建融合甲醇氧化熵变与传质特性的热力学模型，揭示了电堆稳态温度、工作电流与燃料浓度之间的定量线性关系，据此建立了仅需温度与电流参数即可反推浓度的检测模型。实验结果表明，本方法在0.5～1.0 mol/L浓度范围内的相对误差≤2.3%，且不受阳极二氧化碳（CO_2）气泡干扰。基于此检测模型，设计了“电量触发补给+温度动态修正”的双闭环控制策略。将此策略应用于25和50 W嵌入式直接甲醇燃料电池（DMFC）系统，可将甲醇浓度稳定控制在0.5～1.0 mol/L的理想区间，在12 h连续运行过程中，浓度波动分别严格控制在±0.02 mol/L和±0.04 mol/L以内。本方案无需外加传感器，算法复杂度低，为小型化、低功耗DMFC系统的工程应用提供了可靠的浓度在线管理解决方案。
关键词：热参数;;浓度检测;;直接甲醇燃料电池;;分析控制策略
基金资助：吉林省科技发展计划项目(No.YDZJ202502CXJD022)资助~~
