基于数据驱动的燃料电池堆变尺度建模仿真方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了基于数据驱动的燃料电池堆变尺度建模仿真方法及系统，其中，方法包括：S1：构建SOFC单电池多物理场耦合模型；S2：基于SOFC单电池多物理场耦合模型构建电池代理模型；S3：建立SOFC电堆几何模型；S4：定义对应物理场并内置电池代理模型，构建SOFC电堆多物理场耦合模型；S5：针对SOFC电堆多物理场耦合模型，基于有限元算法，开展SOFC电池‑电堆变尺度仿真，结合电堆性能实验数据验证模型准确性；S6：联合电堆数值仿真模型与智能优化算法，优化电堆操作参数以及电堆结构。本发明专利技术在保证模型计算精度和可靠性的同时，有效减少模型求解内存、提高模型计算速率，在硬件算力不变的情况下，可实现对更大规模电堆的建模仿真、性能分析与优化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于氢能与燃料电池领域，尤其是涉及一种基于数据驱动的燃料电池堆变尺度建模仿真方法及系统。

技术介绍

1、燃料电池是一种通过电化学反应将燃料中的化学能直接转换为电能的能量转换装置，其过程不受卡诺循环限制，避免了能量二次转化的损失，发电过程清洁高效。

2、固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,sofc)是目前技术发展迅速、应用前景广阔的一类燃料电池，其电解质为全固态结构，工作温度在600-1000℃，是典型的高温燃料电池。由于其较高的工作温度，sofc不需使用贵金属作催化剂，极大降低了电池成本，同时其电极反应过程迅速，且燃料适应性广，在纯氢燃料的基础上，还可使用天然气、重整气、合成气等碳氢燃料。sofc一般由多孔阳极、电解质、多孔阴极、流道以及连接体组成。

3、sofc单电池功率较小，为满足实际工业生产需求，需将多个单元电池通过串、并联操作堆叠组堆，从而获取更大的发电功率。作为燃料电池发电系统的基本单元，固体氧化物燃料电池堆(sofc电堆)在单元电池基础上，附加配置了包括加热装置、保温结构、气体管路以本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于数据驱动的燃料电池堆变尺度建模仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于数据驱动的燃料电池堆变尺度建模仿真方法，其特征在于，步骤S1中，构建SOFC单电池多物理场耦合模型具体包括：

3.根据权利要求1所述的基于数据驱动的燃料电池堆变尺度建模仿真方法，其特征在于，步骤S2中，所述的电池代理模型以电池阳极反应区表面平均温度、阴极反应区表面平均温度、阳极反应区表面氢气平均摩尔分数、阴极反应区表面氧气平均摩尔分数为代理模型变量输入，以电池反应电流以及电池电化学反应产热功率为代理模型变量输出。

4.根据权利要求1所述的基于数据...

【技术特征摘要】

1.一种基于数据驱动的燃料电池堆变尺度建模仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于数据驱动的燃料电池堆变尺度建模仿真方法，其特征在于，步骤s1中，构建sofc单电池多物理场耦合模型具体包括：

3.根据权利要求1所述的基于数据驱动的燃料电池堆变尺度建模仿真方法，其特征在于，步骤s2中，所述的电池代理模型以电池阳极反应区表面平均温度、阴极反应区表面平均温度、阳极反应区表面氢气平均摩尔分数、阴极反应区表面氧气平均摩尔分数为代理模型变量输入，以电池反应电流以及电池电化学反应产热功率为代理模型变量输出。

4.根据权利要求1所述的基于数据驱动的燃料电池堆变尺度建模仿真方法，其特征在于，步骤s3中，所述的sofc电堆几何模型包括电池芯组、电堆加热元件、保温棉、气体供给和...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖家伟，洪伟荣，宋昭南，滕浩文，李展鹏，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：