一种燃料电池气体扩散层的重构方法、装置和电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种燃料电池气体扩散层的重构方法、装置和电子设备，对气体扩散层的多层碳纤维层进行自动重构，通过获取气体扩散层的重构结构参数，对重构结构参数进行预处理配置，得到预设参数值；使用随机函数法，得到气体扩散层的碳纤维层的多个位置点，将多个位置点进行连线处理，得到气体扩散层的碳纤维并进一步得到气体扩散层的实时孔隙率，之后对实时孔隙率进行匹配，依据匹配的结果，对气体扩散层进行重构。该方案改进了现有技术中手动逐层生成再叠加的缺点，采用实施孔隙率自动匹配的方案，有着过程自动循环控制，一体化重构等优点，且该方案重构方法普适化强，不依赖于数值计算网格进行生成，可以广泛应用于气体扩散层的性能评价、优化。优化。优化。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池气体扩散层的重构方法、装置和电子设备


[0001]本申请属于燃料电池领域，具体的，涉及一种燃料电池气体扩散层的重构方法、装置和电子设备。

技术介绍

[0002]近年来，随着经济社会的进一步发展，人们群众环境保护意识的日益增强，对于建设无污染、绿色、低碳的社会提出了现实需求。氢能由于其环境友好等显著优点，具有十分广阔的应用前景。而推进燃料电池汽车发展是氢能利用中十分重要的路线之一。质子交换膜燃料电池具有高效率、零排放、无移动部件、噪音低等优点，被广泛认为是下一代车用发动机的理想选择。气体扩散层作为质子交换膜燃料电池的核心部件之一，具有支撑电极（机械性能）、扩散反应物、传输电子、散热以及排水等功能。由于其复杂的多孔结构特征、紧密的水
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热
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质耦合传输过程及较高的制造工艺要求，气体扩散层是现阶段燃料电池膜电极研究中的难点。
[0003]开发准确、快速的气体扩散层三维重构方法对于模型研究具有十分重要的意义。它既能对现有产品的性能进行探究，也可对目标设计方案进行性能预测，从而可以大幅降低研发成本，是相关从业人员的迫切需要。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请旨在提出一种燃料电池气体扩散层的重构方法、装置和电子设备。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种燃料电池气体扩散层的重构方法，气体扩散层由多层碳纤维层构成，其特征在于，方法包括：获取气体扩散层的重构结构参数，对重构结构参数进行预处理配置，得到预设参数值；在三维坐标系中使用随机函数法，得到气体扩散层的第一碳纤维层的第一位置点和第二位置点；将第一位置点和第二位置点进行连线处理，得到气体扩散层的第一碳纤维；依据第一碳纤维，得到气体扩散层的第一实时孔隙率；通过预设参数值对第一实时孔隙率进行匹配，依据匹配的结果，对气体扩散层进行重构。
[0006]在上述第一方面的一种可能的实现中，方法还包括：重构结构参数至少包括每层碳纤维层的长度、宽度、孔隙率的大小、纤维直径和气体扩散层的碳纤维的层数；对重构结构参数进行预处理配置，得到预设参数值，包括：依据重构的具体需求，对每层碳纤维层的长度、宽度、孔隙率的大小、纤维直径和气体扩散层的碳纤维的层数进行预设值配置，得到每层碳纤维层的长度、宽度、孔隙率的大
小、纤维直径和气体扩散层的碳纤维的层数的预设参数值；得到预设参数值之后，还包括：将预设参数值存入预设数组中。
[0007]在上述第一方面的一种可能的实现中，方法还包括：得到气体扩散层的第一碳纤维层的第一位置点和第二位置点，具体包括：利用随机函数法生成气体扩散层的第一碳纤维层的第一位置点和第二位置点；第一位置点和第二位置点的坐标分别为（x1, y1, z1）和(x2, y2, z2)；第一位置点和第二位置点的坐标与预设参数值相关。
[0008]在上述第一方面的一种可能的实现中，方法还包括：得到气体扩散层的第一碳纤维，具体包括：预设气体扩散层在三维坐标系中的投影尺寸范围；投影尺寸范围依据碳纤维层的长度和宽度设置； 将第一位置点和第二位置点进行连线处理，得到第一候选碳纤维线；去除第一候选碳纤维线超出投影尺寸范围的部分，得到第一碳纤维线；依据碳纤维层的纤维直径，将第一碳纤维线进行圆柱型膨胀，得到气体扩散层的第一碳纤维。
[0009]在上述第一方面的一种可能的实现中，方法还包括：依据第一碳纤维，得到气体扩散层的第一实时孔隙率，具体包括：依据第一碳纤维，得到第一碳纤维层的碳纤维实时总长度；依据第一碳纤维层的碳纤维实时总长度，得到第一碳纤维层的实时总体积；依据第一碳纤维层的实时总体积，得到第一碳纤维层的第一实时孔隙率。
[0010]在上述第一方面的一种可能的实现中，方法还包括：通过预设参数值对第一实时孔隙率进行匹配，依据匹配的结果，对气体扩散层进行重构，具体包括：将第一实时孔隙率与重构的具体需求的碳纤维层的孔隙率的大小进行匹配；当匹配的结果表明二者匹配时，则自动跳转至气体扩散层的第二碳纤维层进行重构，在三维坐标系中使用随机函数法，得到气体扩散层的第二碳纤维层的位置点；当匹配的结果表明二者不匹配时，在三维坐标系中使用随机函数法，得到气体扩散层的第一碳纤维层的第三位置点和第四位置点；将第三位置点和第四位置点进行连线处理，得到气体扩散层的第二碳纤维；依据第二碳纤维，更新第一实时孔隙率得到气体扩散层的第二实时孔隙率；将第二实时孔隙率与重构的具体需求的碳纤维层的孔隙率的大小进行匹配，如果匹配的结果表明二者不匹配时，重新在已获得碳纤维的基础上继续在三维坐标系中使用随机函数法，得到气体扩散层的碳纤维层的位置点并更新实时孔隙率，直到更新后的实时孔隙率与重构的具体需求的碳纤维层的孔隙率的大小相匹配；当对气体扩散层的每层碳纤维层重构后，每层碳纤维层的实时孔隙率与重构的具体需求的每层碳纤维层的孔隙率的大小相匹配，则对气体扩散层进行重构完成。
[0011]第二方面，本申请实施例提供了一种燃料电池气体扩散层的重构装置，气体扩散层由多层碳纤维层构成，其特征在于，装置包括：
预处理模块，获取气体扩散层的重构结构参数，对重构结构参数进行预处理配置，得到预设参数值；数据点获取模块，在三维坐标系中使用随机函数法，得到气体扩散层的第一碳纤维层的第一位置点和第二位置点；膨胀模块，将第一位置点和第二位置点进行连线处理，得到气体扩散层的第一碳纤维；层分析模块，依据第一碳纤维，得到气体扩散层的第一实时孔隙率；重构模块，通过预设参数值对第一实时孔隙率进行匹配，依据匹配的结果，对气体扩散层进行重构。
[0012]在上述第二方面的一种可能的实现中，方法还包括：重构结构参数至少包括每层碳纤维层的长度、宽度、孔隙率的大小、纤维直径和气体扩散层的碳纤维的层数；对重构结构参数进行预处理配置，得到预设参数值，包括：依据重构的具体需求，对每层碳纤维层的长度、宽度、孔隙率的大小、纤维直径和气体扩散层的碳纤维的层数进行预设值配置，得到每层碳纤维层的长度、宽度、孔隙率的大小、纤维直径和气体扩散层的碳纤维的层数的预设参数值；得到预设参数值之后，还包括：将预设参数值存入预设数组中；数据点获取模块，具体包括：利用随机函数法生成气体扩散层的第一碳纤维层的第一位置点和第二位置点；第一位置点和第二位置点的坐标分别为（x1, y1, z1）和(x2, y2, z2)；第一位置点和第二位置点的坐标与预设参数值相关。
[0013]在上述第二方面的一种可能的实现中，方法还包括：膨胀模块，具体包括：预设气体扩散层在三维坐标系中的投影尺寸范围；投影尺寸范围依据碳纤维层的长度和宽度设置； 将第一位置点和第二位置点进行连线处理，得到第一候选碳纤维线；去除第一候选碳纤维线超出投影尺寸范围的部分，得到第一碳纤维线；依据碳纤维层的纤维直径，将第一碳纤维线进行圆柱型膨胀，得到气体扩散层的第一碳纤维；层分析模块，具体包括：依据第一碳纤维，得到第一碳纤维层的碳纤维实时总长度；依据第一碳纤维层的碳纤维实时总长度，得到第一碳纤维层的实时总体积；依据第一碳纤维层的实时总体积，得到第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池气体扩散层的重构方法，所述气体扩散层由多层碳纤维层构成，其特征在于，所述方法包括：获取气体扩散层的重构结构参数，对所述重构结构参数进行预处理配置，得到预设参数值；在三维坐标系中使用随机函数法，得到所述气体扩散层的第一碳纤维层的第一位置点和第二位置点；将所述第一位置点和第二位置点进行连线处理，得到所述气体扩散层的第一碳纤维；依据所述第一碳纤维，得到所述气体扩散层的第一实时孔隙率；通过所述预设参数值对所述第一实时孔隙率进行匹配，依据所述匹配的结果，对所述气体扩散层进行重构。2.如权利要求1所述的一种燃料电池气体扩散层的重构方法，其特征在于：所述重构结构参数至少包括每层所述碳纤维层的长度、宽度、孔隙率的大小、纤维直径和所述气体扩散层的碳纤维的层数；所述对所述重构结构参数进行预处理配置，得到预设参数值，包括：依据所述重构的具体需求，对每层所述碳纤维层的长度、宽度、孔隙率的大小、纤维直径和所述气体扩散层的碳纤维的层数进行预设值配置，得到每层所述碳纤维层的长度、宽度、孔隙率的大小、纤维直径和所述气体扩散层的碳纤维的层数的预设参数值；所述得到预设参数值之后，还包括：将所述预设参数值存入预设数组中。3.如权利要求1所述的一种燃料电池气体扩散层的重构方法，其特征在于：所述得到所述气体扩散层的第一碳纤维层的第一位置点和第二位置点，具体包括：利用随机函数法生成所述气体扩散层的第一碳纤维层的第一位置点和第二位置点；所述第一位置点和第二位置点的坐标分别为（x1, y1, z1）和(x2, y2, z2)；所述第一位置点和第二位置点的坐标与所述预设参数值相关。4.如权利要求1所述的一种燃料电池气体扩散层的重构方法，其特征在于：所述得到所述气体扩散层的第一碳纤维，具体包括：预设所述气体扩散层在所述三维坐标系中的投影尺寸范围；所述投影尺寸范围依据所述碳纤维层的长度和宽度设置；将所述第一位置点和第二位置点进行连线处理，得到第一候选碳纤维线；去除所述第一候选碳纤维线超出所述投影尺寸范围的部分，得到第一碳纤维线；依据所述碳纤维层的纤维直径，将所述第一碳纤维线进行圆柱型膨胀，得到所述气体扩散层的第一碳纤维。5.如权利要求1所述的一种燃料电池气体扩散层的重构方法，其特征在于：所述依据所述第一碳纤维，得到所述气体扩散层的第一实时孔隙率，具体包括：依据所述第一碳纤维，得到所述第一碳纤维层的碳纤维实时总长度；依据所述第一碳纤维层的碳纤维实时总长度，得到所述第一碳纤维层的实时总体积；依据所述第一碳纤维层的实时总体积，得到所述第一碳纤维层的第一实时孔隙率。6.如权利要求1所述的一种燃料电池气体扩散层的重构方法，其特征在于：所述通过所述预设参数值对所述第一实时孔隙率进行匹配，依据所述匹配的结果，对
所述气体扩散层进行重构，具体包括：将所述第一实时孔隙率与所述重构的具体需求的所述碳纤维层的孔隙率的大小进行匹配；当所述匹配的结果表明二者匹配时，则自动跳转至所述气体扩散层的第二碳纤维层进行重构，在三维坐标系中使用随机函数法，得到所述气体扩散层的第二碳纤维层的位置点；当所述匹配的结果表明二者不匹配时，在三维坐标系中使用随机函数法，得到所述气体扩散层的第一碳纤维层的第三位置点和第四位置点；将所述第三位置点和第四位置点进行连线处理，得到所述气体扩散层的第二碳纤维；依据所述第二碳纤维，更新所述第一实时孔隙率得到所述气体扩散层的第二实时孔隙率；将所述第二实时孔隙率与所述重构的具体需求的所述碳纤维层的孔隙率的大小进行匹配，如果所述匹配的结果表明二者不匹配时，重新在已获得碳纤维的基础上继续在三维坐标系中使用随机函数法，得到所述气体扩散层的碳纤维层的位置点并更新实时孔隙率，直到更新后的实时孔隙率与所述重构的具体需求的所述碳纤维层的孔隙率的大小相匹配；当对所述气体扩散层的每层碳纤维层重构后，每层碳纤维层的实时孔隙率与所述重构的具体需求的每层所述碳纤维层的孔隙率的大小相匹配，则...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦道宽，郝冬，张妍懿，王晓兵，兰昊，马明辉，杨子荣，赵鑫，王睿迪，
申请(专利权)人：中汽研新能源汽车检验中心天津有限公司，
类型：发明
国别省市：