一种燃料电池堆性能设计方法、系统、电子设备及介质技术方案

本发明专利技术涉及一种燃料电池堆性能设计方法、系统、电子设备及介质，方法包括如下步骤：通过可视化界面接收燃料电池堆的极化曲线参数，计算各电流密度对应的单电池电压；通过可视化界面接收燃料电池堆的工作电流密度，得到与该工作电流密度对应的单电池电压；通过可视化界面接收燃料电池堆的工作电流/工作电压、S2得到的工作电流密度以及与该工作电流密度对应的单电池电压，计算单电池数和活化面积，验证该单电池数和活化面积是否符合设计需求与设计目标，验证符合后，根据单电池数和活化面积可快速确定该燃料电池的具体尺寸参数。与现有技术相比，本发明专利技术能够高效地对燃料电池进行设计，具有较强的工程实用价值，且适用于所有的燃料电池。燃料电池。燃料电池。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池堆性能设计方法、系统、电子设备及介质


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其是涉及一种燃料电池堆性能设计方法、系统、电子设备及介质。

技术介绍

[0002]过去的几十年中，以煤炭、石油为主的石化燃料作为工业部门的主要能源而被大量使用，导致了大气污题和能源消耗问题等诸多负面后果。因此氢能源作为一种高效节能、低污染、低排放新型能源而成为一种趋势，氢燃料电池便是以氢作为能源的能量转换装置。
[0003]质子交换膜燃料电池是燃料电池中最常见的类型，其具有很高的转换效率。以氢气和空气中的氧气进行电化学反应产生电和水，将成为未来的理想能源。由于燃料电池单电池的电压有限，在实际使用中，通常会把多个燃料电池单体串联，以组成燃料电池堆，满足实际的功率和电压等级要求。
[0004]目前燃料电池汽车发动机中的电堆设计主要依赖人工计算，过程复杂且耗时长，而且传统发动机工程师对燃料电池这个新生技术不熟悉，需要大量时间自我学习，推导燃料电池电化学性能公式，并构建各个参数之间的映射关系，以最终实现合理的设计参数和设计指标，目前在燃料电池堆电化学性能的设计方法和内部机理方面还很缺失；且大多数模型都针对单个或局部燃料电池电化学性能进行设计，或离线计算，需要时间长，不满足工程实用快速要求，增加了大量的人力和时间成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种燃料电池堆性能设计方法、系统、电子设备及介质，该方法能够高效地对燃料电池性能指标进行设计，且适用于所有大小不同的同类燃料电池。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提供一种燃料电池堆性能设计方法，包括如下步骤：
[0008]S1：通过可视化界面接收燃料电池堆的极化曲线参数，计算与各电流密度对应的单电池电压；
[0009]S2：通过可视化界面接收燃料电池堆的工作电流密度，得到与该工作电流密度对应的单电池电压；
[0010]S3：通过可视化界面接收燃料电池堆的工作电流/工作电压、S2得到的工作电流密度以及与该工作电流密度对应的单电池电压，计算单电池数和活化面积，验证该单电池数和活化面积是否符合设计需求，验证符合后，根据单电池数和活化面积确定该燃料电池的尺寸参数。
[0011]优选地，所述极化曲线参数包括氢气压力、空气压力和工作温度。
[0012]优选地，所述S3中，验证该单电池数和活化面积是否符合设计需求的过程具体为：
[0013]通过可视化界面接收S3计算得到的单电池数和活化面积，结合S1中接收的极化曲线参数，计算各电流密度下的燃料电池功率值；
[0014]结合S2中接收的工作电流密度，获取工作电流密度下的燃料电池功率、燃料电池最大功率和与燃料电池最大功率对应的电流密度值；
[0015]判断工作电流密度对应的燃料电池功率是否满足设计需求，是，则直接根据单电池数和活化面积确定该燃料电池的尺寸参数，否则，通过可视化界面输入设计功率，计算新的单电池数和活化面积，并根据新的单电池数和活化面积确定该燃料电池的尺寸参数。
[0016]优选地，在计算各电流密度下的燃料电池功率之后，通过生成功率曲线，描述各电流密度与燃料电池功率之间的关系。
[0017]优选地，所述S1中，在计算与各电流密度对应的单电池电压之后，通过生成极化特征曲线，描述各电流密度与单电池电压之间的对应关系。
[0018]优选地，通过接收工作电流密度和极化曲线参数，分别建立能斯特电压、活化损失、欧姆损失和浓差损失与工作电流密度和极化曲线参数的数学模型，计算得到所述工作电流密度和极化曲线参数下的能斯特电压、活化损失、欧姆损失和浓差损失。
[0019]根据本专利技术提供的第二个方面，本专利技术提供一种燃料电池堆性能设计系统，包括：
[0020]第一可视化界面：用以接收燃料电池堆的极化曲线参数、工作电流密度以及计算得到的单电池数和活化面积；
[0021]第二可视化界面：用以接收工作电流/工作电压、工作电流密度、设计功率以及计算得到的与该工作电流密度对应的单电池电压；显示单电池数和活化面积的计算结果。
[0022]处理器：用以执行如权利要求1～5任一所述的燃料电池堆性能设计方法。
[0023]优选地，所述第一可视化界面中设有用以切换至第二可视化界面的按钮。
[0024]根据本专利技术提供的第三个方面，本专利技术提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器；和被存储在存储器中的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如上任一所述的燃料电池堆性能设计方法的指令。
[0025]根据本专利技术提供的第四个方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，包括供电子设备的一个或多个处理器执行的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如上任一所述的燃料电池堆性能设计方法的指令。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以如下有益效果：
[0027]1、本专利技术提供的一种燃料电池堆性能设计方法，通过可视化界面接收燃料电池的多个参数，逐步计算得到单电池数和活化面积，进而根据单电池数和活化面积对燃料电池进行具体参数设计，该方法能够适用于所有的燃料电池，并且能够快速获取燃料电池的设计参数。
[0028]2、本专利技术提供的一种燃料电池堆性能设计方法，通过将计算得到的单电池数和活化面积再次输入到可视化界面中，获取该电池的功率曲线，根据功率曲线，可以直观的判断出是否需要对单电池数和活化面积进行优化，可以高效反复迭代计算，增加了燃料电池设计的精确性和便捷性。
[0029]3、本专利技术提供的一种燃料电池堆性能设计方法，通过将设计功率输入到可视化界面中，可以对单电池数和活化面积进行重新计算，获取满足功率要求的单电池数和活化面积，再对燃料电池进行宏观设计。
附图说明
[0030]图1为本实施例提供的一种燃料的电池堆性能设计方法的流程示意图。
[0031]图2为本实施例提供的一种燃料的电池堆性能设计系统的第一可视化界面的示意图；
[0032]图3为图1所示实施例中极化特征曲线的示意图；
[0033]图4为图1所示实施例中计算得到的参数的界面展示图；
[0034]图5为本实施例提供的一种燃料的电池堆性能设计系统的第二可视化界面的示意图；
[0035]图6为图1所示实施例中功率曲线的示意图；
[0036]图7为图1所示实施例中的电流密度以及计算得到的功率的界面展示图；
具体实施方式
[0037]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0038]根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提供一种燃料电池堆性能设计方法，包括如下步骤：
[0039]S1：通过可视化界面接收燃料电池堆的极化曲线参数，计算各电流密度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池堆性能设计方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：通过可视化界面接收燃料电池堆的极化曲线参数，计算与各电流密度对应的单电池电压；S2：通过可视化界面接收燃料电池堆的工作电流密度，得到与该工作电流密度对应的单电池电压；S3：通过可视化界面接收燃料电池堆的工作电流/工作电压、S2得到的工作电流密度以及与该工作电流密度对应的单电池电压，计算单电池数和活化面积，验证该单电池数和活化面积是否符合设计需求，验证符合后，根据单电池数和活化面积确定该燃料电池的尺寸参数。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池堆性能设计方法，其特征在于，所述极化曲线参数包括氢气压力、空气压力和工作温度。3.根据权利要求1所述的一种燃料电池堆性能设计方法，其特征在于，所述S3中，验证该单电池数和活化面积是否符合设计需求的过程具体为：通过可视化界面接收S3计算得到的单电池数和活化面积，结合S1中接收的极化曲线参数，计算各电流密度下的燃料电池功率值；结合S2中接收的工作电流密度，获取工作电流密度下的燃料电池功率、燃料电池最大功率和与燃料电池最大功率对应的电流密度值；判断工作电流密度对应的燃料电池功率是否满足设计需求，是，则直接根据单电池数和活化面积确定该燃料电池的尺寸参数，否则，通过可视化界面输入设计功率，计算新的单电池数和活化面积，并根据新的单电池数和活化面积确定该燃料电池的尺寸参数。4.根据权利要求3所述的一种燃料电池堆性能设计方法，其特征在于，在计算各电流密度下的燃料电池功率之后，通过生成功率曲线，描述各电流密度与燃料电池功率之间的关系。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张智明，周驰，史亮，章桐，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：