Modeling and Control of Fuel Cells

作者:Nehrir, M. Hashem/ Wang, Caisheng

页数:296

出版时间:2009-3

价格:846.00元

isbn号码:9780470233283

具体描述

The only book available on fuel cell modeling and control with distributed power generation applications The emerging fuel cell (FC) technology is growing rapidly in its applications from small-scale portable electronics to large-scale power generation. This book gives students, engineers, and scientists a solid understanding of the FC dynamic modeling and controller design to adapt FCs to particular applications in distributed power generation. The book begins with a fascinating introduction to the subject, including a brief history of the U.S. electric utility formation and restructuring. Next, it provides coverage of power deregulation and distributed generation (DG), DG types, fuel cell DGs, and the hydrogen economy. Building on that foundation, it covers: Principle operations of fuel cells Dynamic modeling and simulation of PEM and solid-oxide fuel cells Principle operations and modeling of electrolyzers Power electronic interfacing circuits for fuel cell applications Control of grid-connected and stand-alone fuel cell power generation systems Hybrid fuel cell–based energy system case studies Present challenges and the future of fuel cells MATLAB/SIMULINK-based models and their applications are available via a companion Web site. Modeling and Control of Fuel Cells is an excellent reference book for students and professionals in electrical, chemical, and mechanical engineering and scientists working in the FC area.

用户评价

当我第一次看到《Modeling and Control of Fuel Cells》这本书名的时候，我的脑中最先浮现的画面并非是枯燥的公式和图表，而是关于未来能源的各种畅想。燃料电池，作为一种清洁高效的能源转换技术，其潜力和前景是毋庸置疑的。但要真正将这种技术从实验室推向大规模应用，中间必然存在着无数的技术挑战，而这本书的名字，正是指向了解决这些挑战的关键环节。我尤其对“建模”这一部分感到好奇。在我看来，建模不仅仅是简单的数学描述，更是对事物本质的深刻理解。建模者需要深入剖析燃料电池的每一个工作环节，从燃料的供给、电化学反应的发生，到电能的输出，再到副产物的处理，每一个环节都可能存在着复杂的非线性动态。建立一个准确而鲁棒的模型，就像是为燃料电池构建了一个虚拟的“数字孪生”，能够帮助工程师们在设计阶段就预测潜在的问题，在运行过程中实时监测和诊断，甚至在故障发生前进行预警。而“控制”部分，则直接关系到燃料电池的性能表现。如何精细地调控燃料的流量、空气的供给，如何管理电池堆的温度和湿度，如何在动态变化的负载需求下保持高效和稳定，这些都需要一套智能化的控制策略。我期待书中能够详细介绍各种控制算法的应用，以及它们如何协同工作，最终实现燃料电池的优化运行，从而推动整个新能源产业的进步。

当我看到《Modeling and Control of Fuel Cells》这本书的题目时，心中涌现的是一种对前沿科技探索的渴望。燃料电池技术，代表着能源转型的未来方向，而要让这项技术真正落地生辉，离不开精密的科学研究和工程实践。《Modeling and Control of Fuel Cells》这个书名，恰如其分地指出了其中最核心的两大要素。我非常好奇，“建模”部分将如何揭示燃料电池这位“能量炼金师”的内部工作原理。它是否会深入到离子传输、电子传导、化学反应速率等微观层面，构建出描述其性能的金科玉律？我希望能从中了解不同类型燃料电池的特性差异，以及如何通过模型来预测其在不同运行条件下的行为。而“控制”部分，则更是关乎燃料电池的“生命线”。一个优秀的控制系统，能够让燃料电池在瞬息万变的负载需求下，始终保持最佳的运行状态，兼顾效率、寿命和安全性。我期待书中能够介绍各种先进的控制算法，例如如何利用模型预测控制来优化燃料的供给，或者如何设计一套智能化的诊断和故障检测系统。这本书，在我看来，不仅仅是一本技术手册，更是一扇通往燃料电池先进技术殿堂的大门，它将为我打开理解和掌握这一重要能源技术的新视角。

这本书的名字听起来就充满了学术的严谨和技术的深度，对于我这样一个对新能源技术，特别是燃料电池领域有着浓厚兴趣的读者来说，它简直是一座金矿。我一直很好奇，那些我们日常生活中看到的，或者在新闻中听到的关于燃料电池的各种新闻，背后到底隐藏着怎样的工程原理和控制策略。这本书的名字就直接点出了核心——“建模”和“控制”。建模，我猜想，就是对燃料电池复杂的内部化学反应、电化学过程以及热力学行为进行数学上的描述，建立起一套可以模拟和预测其工作状态的数学模型。这其中可能涉及到很多我尚不了解的物理化学方程，比如Nernst方程、Butler-Volmer方程，还有各种传质、传热的方程。而“控制”，则更是直接关系到燃料电池的实际应用。如何保证燃料电池在各种工况下都能高效、稳定、安全地运行？这背后一定离不开精密的控制系统。我很好奇书中会介绍哪些控制理论和方法，是PID控制的经典应用，还是更先进的自适应控制、模糊逻辑控制，甚至是模型预测控制？我想象着书中会用大量的图表和公式来阐释这些概念，从最基础的原理讲起，逐步深入到复杂的系统集成和优化。对于一个希望深入理解燃料电池“心脏”的读者来说，这本书无疑是打开这扇大门的钥匙。

《Modeling and Control of Fuel Cells》这个名字，在我看来，是对一项复杂而关键的技术领域进行了精准的概括。燃料电池作为一项极具潜力的清洁能源技术，其大规模推广和应用离不开对其内部运行机制的深入理解和精确控制。我猜想，这本书的“建模”部分，将会详细阐述如何将燃料电池的电化学反应、传热传质、以及电堆的电气特性等转化为一套数学模型。这不仅仅是简单的公式堆砌，而是对物理化学原理的深刻洞察和数学逻辑的严谨表达。我期待能够从中了解到不同类型的燃料电池（如PEMFC、SOFC等）的建模方法差异，以及如何针对不同应用场景构建合适的模型。而“控制”部分，则更是将理论与实践紧密结合。我想象着书中会介绍各种先进的控制策略，如何通过优化燃料供给、氧化剂流量、温度和湿度等参数，来实现燃料电池的高效、稳定和安全运行。这其中可能涉及到动态仿真、参数辨识、鲁棒控制、自适应控制等多种控制理论的应用。对于希望在新能源领域有所建树的工程师和研究人员来说，这本书无疑提供了一个宝贵的学习平台，它能够帮助读者建立起完整的知识体系，掌握解决实际工程问题的关键技术，从而为燃料电池技术的进一步发展贡献力量。

说实话，看到《Modeling and Control of Fuel Cells》这个书名，我的第一反应是它会是一本非常“硬核”的技术书籍，充满了各种物理化学和控制工程的专业术语。我对燃料电池的了解大概还停留在“环保”、“高效”这些比较宏观的层面，对于其内部的精细化运作机制，我几乎是一无所知。这本书的出现，恰恰提供了一个绝佳的机会，让我能够有机会一窥其究竟。我猜测，“建模”这一部分会是基础，它会带领我认识燃料电池的内在“灵魂”，理解它在不同条件下是如何工作的，它的性能瓶颈在哪里，以及哪些因素会影响它的效率和寿命。这可能涉及到对电化学动力学、传质现象、热力学平衡等方面的深入探讨，我甚至可以想象书中会有很多复杂的偏微分方程和数值模拟方法。而“控制”部分，则会是将这些理论知识转化为实际应用的桥梁。它会告诉我，如何通过精确的控制，让燃料电池的性能最大化，如何确保其在复杂多变的工况下都能稳定可靠地工作，比如在汽车启动瞬间的瞬态响应，或者是在电网接入时的稳定性保障。我期待这本书能够从基础理论出发，一步步引导读者深入理解燃料电池系统的设计、仿真和优化，最终帮助我们解决在实际应用中可能遇到的各种挑战，加速燃料电池技术的成熟和普及。