一种质子交换膜燃料电池的参数优化方法技术

本发明专利技术公开了一种质子交换膜燃料电池的参数优化方法，包括以下步骤：步骤1、建立质子交换膜燃料电池物理模型；步骤2、在不同操作电压和参数下，运行质子交换膜燃料电池物理模型得到数据集，用数据集训练神经网络，以训练好的神经网络替代质子交换膜燃料电池物理模型；步骤3：使用NSGA

【技术实现步骤摘要】
一种质子交换膜燃料电池的参数优化方法


[0001]本专利技术涉及电化学燃料电池领域，特别是一种质子交换膜燃料电池的参数优化方法。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池因其能量转换效率高、污染排放低而被认为是最有前途的能源转换设备。燃料电池作为一种环境友好的电化学设备，可以将反应物的化学能转化为可用的电能，产物仅为水。但催化剂成本高、耐久性差的问题使燃料电池难以得到广泛应用。为了提高燃料电池的整体性能，人们对多孔层的结构和参数进行了大量的研究。研究人员考虑了堆叠装配力对燃料电池GDL的影响，并进行了实验研究。也有人研究了催化剂层中铂的非均相负载和PEMFC阴极气体扩散层的孔隙率。以往的研究大多集中在气体扩散层或催化层，而没有考虑两者。同时，考虑气体扩散层和催化层的参数，确定最佳的参数组合将有助于提高燃料电池的功率，并为多孔层组件的选择提供帮助。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于，提供一种质子交换膜燃料电池的参数优化方法。本专利技术优化得到的参数具有精度高的优点，可以提升质子交换膜燃料电池的性能。
[000本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种质子交换膜燃料电池的参数优化方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、建立质子交换膜燃料电池物理模型；步骤2、在不同操作电压和参数下，运行质子交换膜燃料电池物理模型得到数据集，用数据集训练神经网络，以训练好的神经网络替代质子交换膜燃料电池物理模型；步骤3：使用NSGA
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II进行多目标优化，并采用TOPSIS方法选择Pareto前沿最优解，得到质子交换膜燃料电池的参数最优组合。2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池的参数优化方法，其特征在于：所述质子交换膜燃料电池物理模型为三维数学模型、直流道数学模型或两相流等温模型；所述质子交换膜燃料电池物理模型包括质量守恒方程，动量守恒方程，组份守恒方程，液态水守恒方程，膜中水守恒方程，电子势守恒方程和离子势守恒方程。3.根据权利要求2所述的质子交换膜燃料电池的参数优化方法，其特征在于：所述质子交换膜燃料电池物理模型的质量守恒方程如下:动量守恒方程如下：组份守恒方程如下：流道内液态水守恒方程如下：多孔电极中液态水守恒方程如下：P
c
＝P
g
‑
P
l
；；膜中水守恒方程如下：电子势守恒方程如下：
离子势守恒方程如下：其中：ε是孔隙率；s表示液态水的饱和度；S表示源项；ρ表示密度；u表示反应物速度；P表示压力；J表示Leverett
‑
J函数；μ表示动力粘度；Y表示气体组份的质量分数；D表示气体组份的扩散速率；κ表示电导率；K表示本构渗透率；θ表示接触角；σ表示表面张力；k表示相对渗透率；J
ion
表示示离子电流密度；ω表示电解质体积分数；n
d
表示电渗拖拽系数；表示电子电势；表示离子电势；λ表示膜中离子水浓度；D
λ
表示离子水的扩散速度；F表示阿伏伽德罗常数；EW表示膜的当量质量；其中下标：g表示气体；i表示气体组份；l表示液体；c表示毛细；mem表示质子膜；e表示电子；ion表示离子；mw表示膜水；d表示拖拽；其中上标：eff表示有效的。4.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池的参数优化方法，其特征在于：所述的参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：玄东吉，刘胜南，陈聪，陈建龙，卢陈雷，谈佳淇，胡浩钦，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：