【技术实现步骤摘要】
基于模拟退火算法三维重构的燃料电池催化层分析方法
本专利技术涉及质子交换膜燃料电池催化层多孔结构分析领域，尤其是涉及一种基于模拟退火算法三维重构的燃料电池催化层分析方法。
技术介绍
随着能源匮乏与环境日趋恶化，新能源技术的逐渐成为世界各国的研究热点。燃料电池作为一种能量密度大、能量转换效率高、环境污染小的能源转换装置更是受到了广泛关注。与其他的燃料电池相比，质子交换膜燃料电池(ProtonExchangeMembraneFuelCell，PEMFC)的工作温度更加接近于常温，其启动的速度也相对较快，同时它还具有操作简单、安装方便等优点，因而被认为是新能源电动汽车最具前景的替代电源之一。然而，PEMFC的商业化之路还有很多比较大的阻碍，比如成本较高、寿命短、控制策略复杂、加氢设施缺乏等因素都严重制约着燃料电池。这些因素很大程度上与材料相关，因此越来越多的学者开始关注燃料电池内部机理的基础性研究。在PEMFC中，膜电极组件是核心部件之一，通常由气体扩散层(GDL)、催化层(CL)和质子交换膜通过热压工艺制成，对燃料电池性...
【技术保护点】
1.一种基于模拟退火算法三维重构的燃料电池催化层分析方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：获取连续多张催化层的扫描图像；/nS2：对扫描图像进行处理，获取催化层的三维数字模型；/nS3：根据三维数字模型提取催化层的分型统计特征和关键形态参数；/nS4：根据催化层的分形统计特征和关键形态参数，利用模拟退火算法重构得到催化层重构模型；/nS5：将催化层重构模型中展现的燃料电池催化层多孔结构的微观结构，作为对燃料电池催化层分析处理的依据。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于模拟退火算法三维重构的燃料电池催化层分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：获取连续多张催化层的扫描图像；
S2：对扫描图像进行处理，获取催化层的三维数字模型；
S3：根据三维数字模型提取催化层的分型统计特征和关键形态参数；
S4：根据催化层的分形统计特征和关键形态参数，利用模拟退火算法重构得到催化层重构模型；
S5：将催化层重构模型中展现的燃料电池催化层多孔结构的微观结构，作为对燃料电池催化层分析处理的依据。
2.根据权利要求1所述的一种基于模拟退火算法三维重构的燃料电池催化层分析方法，其特征在于，所述的分型统计特征包括两点相关函数Sj(rx)、线性路径函数Lj(rx)和盒计数分形统计函数Fj(rx)。
3.根据权利要求2所述的一种基于模拟退火算法三维重构的燃料电池催化层分析方法，其特征在于，所述的关键形态参数包括催化层孔隙率λ，其计算式为：
式中，nzero为三维数字模型中元素0的个数，ntotal为三维数字模型中元素的总个数。
4.根据权利要求3所述的一种基于模拟退火算法三维重构的燃料电池催化层分析方法，其特征在于，所述的步骤S4具体包括：
S41：设置初始变量；
S42：交换若干对不同相的点，形成新解并记录位置信息；
S43：计算评价函数E(i)，根据Metropolis准则判断是否接受新解，若是，则接受新解并降温，执行步骤S44，否则拒绝新解并降温，返回执行步骤S42；
S44：判断是否满足重构结束条件，若是，则完成重构，输出催化层重构模型，否则返回执行步骤S42。
5.根据权利要求4所述的一种基于模拟退火算法三维重构的燃料电池催化层分析方法，其特征在于，所述的初始变量包括初始温度T0、终止温度Tn、最大迭代步数itermax、容许误差ε和初始解s0、真实催化层的两点相关函数S0(rx)、真实催化层的线性路径函数L0(rx)和真实催化层的盒计数分形统计函数F0(rx)。
6.根据权利要求4所述的一种基于模拟退火算法三维重构的燃料电池催化层分析方法，其特征在于，所述的Metropolis准则的评价函数E(i)表达式为：
式中，rx为分形统计函数的输入变量，rmax为变量rx能取得的最大值，ΔSi(rx)为第i次交换不同相的点所导致的两点相关函数改变量，Si＝0(rx)为初始解的两点相关函数，S0(rx)为真实催化层的两点相关函数，ΔLi(rx)为第i次交换不同相的点所导致的线性路径函数改变量，Li＝0(rx)为初始解的线性路径函数，L0(rx)为真实催化层的线性路径函数，ΔFi(...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。