燃料电池催化剂层随机结构的生成方法、系统及计算机设备技术方案

本申请涉及一种燃料电池催化剂层随机结构的生成方法、系统及计算机设备，首先基于实际催化剂层的结构参数生成计算域；其次获取实际催化剂层的孔隙分布及其对应的体积信息，并在计算域中生成相应的孔隙结构，在计算域中，除孔隙结构的分布区域的其他区域为实体分布区；最后获取实际催化剂层的材料体积参数比，并根据材料体积参数比在实体分布区中生成离聚物薄膜和铂碳，以形成离聚物分布区和铂碳分布区。本方法基于实际催化剂层中的孔隙结构分布作为初始的建模依据，相对于传统的团聚体模型，这种模型可以精确模拟出燃料电池催化剂层中的孔隙分布，能够提供更接近生产实际中的催化剂层结构模型，为结构优化设计提供更好的依据。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池催化剂层随机结构的生成方法、系统及计算机设备
本申请涉及燃料电池设计
，特别是涉及一种燃料电池催化剂层随机结构的生成方法、系统及计算机设备。
技术介绍
燃料电池催化剂层作为反应位点是燃料电池的核心部件。同时，也是燃料电池中能量损失的主要来源。而对催化剂层的结构优化可以在一定程度上提升其性能，降低燃料电池中的能量损失。基于实验方法对燃料电池催化剂层结构进行优化存在周期较长、多样性高、制造样品成本昂贵等问题。因此，可以以模型作为初始的研究方法，以期提供一些结构优化的方向。现有的燃料电池催化剂层模型多以团聚体模型为主，在团聚体模型中，认为催化剂层内部是由基本结构单元，即团聚体堆叠而成的。大部分团聚体模型都具有以下假定：即团聚体外均匀包覆一层离聚物薄膜且团聚体内由离聚物粘结，即团聚体内是铂碳与离聚物的混合物。近年来的研究中，多采用球形团聚体作为基本单元。有一些研究中也加入了对水的考量，即在团聚体外再增加一层水膜。团聚体模型加入了对微观结构的考量。通过引入团聚体半径ragg，团聚体内离聚物体积分数Li,agg，团聚体外离聚物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池催化剂层随机结构的生成方法，其特征在于，包括：/n基于实际催化剂层的结构参数生成计算域；/n获取所述实际催化剂层的孔隙分布及其对应的体积信息，并在所述计算域中生成相应的孔隙结构，在所述计算域中，除所述孔隙结构的分布区域的其他区域为实体分布区；/n获取所述实际催化剂层的材料体积参数比，并根据所述材料体积参数比在所述实体分布区中生成离聚物薄膜和铂碳，以形成离聚物分布区和铂碳分布区。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池催化剂层随机结构的生成方法，其特征在于，包括：
基于实际催化剂层的结构参数生成计算域；
获取所述实际催化剂层的孔隙分布及其对应的体积信息，并在所述计算域中生成相应的孔隙结构，在所述计算域中，除所述孔隙结构的分布区域的其他区域为实体分布区；
获取所述实际催化剂层的材料体积参数比，并根据所述材料体积参数比在所述实体分布区中生成离聚物薄膜和铂碳，以形成离聚物分布区和铂碳分布区。


2.根据权利要求1所述的燃料电池催化剂层随机结构的生成方法，其特征在于，所述离聚物薄膜均匀分布于所述实体分布区的边界线上。


3.根据权利要求2所述的燃料电池催化剂层随机结构的生成方法，其特征在于，还包括：
获取所述实际催化剂层的渗透深度比；
根据所述渗透深度比将所述铂碳分布区划分成可发生反应铂碳区域和不可发生反应铂碳区域。


4.根据权利要求3所述的燃料电池催化剂层随机结构的生成方法，其特征在于，获取所述实际催化剂层的渗透深度比的步骤包括：
获取碳载体的孔隙分布及其对应的体积信息；
将所述碳载体的孔隙体积以预设孔径为界限划分为碳载体内部孔体积和碳载体间孔体积；
获取碳载体的总体积，并根据所述碳载体内部孔体积、所述碳载体间孔体积以及所述碳载体的总体积获取所述实际催化剂层的渗透深度比。


5.根据权利要求4所述的燃料电池催化剂层随机结构的生成方法，其特征在于，所述预设孔径为30nm，所述实际催化剂层的渗透深度比的计算公式为：



其中，l1为所述可发生反应铂碳区域的长度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李哲，张子璇，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11