一种基于模拟计算设计双极板涂层的方法技术

技术编号:41274300 阅读:17 留言:0更新日期:2024-05-11 09:27
本发明专利技术属于涂层材料技术领域,具体为一种基于模拟计算设计双极板涂层的方法,对所构建的模型进行第一性原理计算,基于玻尔兹曼输运理论得到所构建模型的电导率,通过对比所构建的模型电导率大小,预测所构建模型的导电性,提高对候选涂层成分的筛选效率,指导涂层成分以及结构设计,降低双极板涂层研发成本,安全可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及涂层材料,具体为一种基于模拟计算设计双极板涂层的方法


技术介绍

1、质子交换膜燃料电池以氢、氧为燃料将化学能转化为电能,具有转换效率高、零排放等优点。但是质子交换膜燃料电池需在高酸性、高电势和不利的氧化环境中工作,因此需要高稳定性的材料。双极板是质子交换膜燃料电池的关键部件,在管理反应气体和产物、收集和传导电流等方面发挥着重要作用。金属钛和不锈钢被认为是替代传统石墨基双极板的理想基体材料。然而,由于钛和不锈钢表面氧化层的形成增加了双极板与气体扩散层之间的界面接触电阻,并且在60~80℃的潮湿酸性工作环境中,钛和不锈钢基板容易受到腐蚀。解决上述问题的有效方法是开发具有优异耐腐蚀性和高导电性的涂层。传统的涂层开发主要以经验和试错为主,研发效率低、过程复杂、可靠性低,这对于双极板性能的改进是不可取的,而且会导致研发成本的增高。


技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题,本专利技术的主要目的是提出一种基于模拟计算设计双极板涂层的方法。

2、为解决上述技术问题,根据本专利技术的一个方面,本本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于模拟计算设计双极板涂层的方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于模拟计算设计双极板涂层的方法,其特征在于,所述步骤S1中,利用Material Studio软件构建所述模型,并导出晶胞结构模型文件。

3.根据权利要求1所述的基于模拟计算设计双极板涂层的方法,其特征在于,所述步骤S1中,构建包括含碳、氧、氮、铁、钴、镍、铜、铝、钛、铬、锆、铌、钽、锰、钨、铂元素的模型。

4.根据权利要求1所述的基于模拟计算设计双极板涂层的方法,其特征在于,所述步骤S1中,利用MedeA软件中的VASP 5.4进行结构优化、能量计算和结果...

【技术特征摘要】

1.一种基于模拟计算设计双极板涂层的方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于模拟计算设计双极板涂层的方法,其特征在于,所述步骤s1中,利用material studio软件构建所述模型,并导出晶胞结构模型文件。

3.根据权利要求1所述的基于模拟计算设计双极板涂层的方法,其特征在于,所述步骤s1中,构建包括含碳、氧、氮、铁、钴、镍、铜、铝、钛、铬、锆、铌、钽、锰、钨、铂元素的模型。

4.根据权利要求1所述的基于模拟计算设计双极板涂层的方法,其特征在于,所述步骤s1中,利用medea软件中的vasp 5.4进行结构优化、能量计算和结果分析。

5.根据权利要求1所述的基于模拟计算设计双极板涂层的方法,其特征在于,所述步骤s1中,采用广义梯度近似计算gga中的pbe势函数对模型中电子之间的交换关联能进行处理,采用pbe+u的方法对包括ti、fe、cr的磁性元素的d轨道进行修正。

6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员:董超芳常璐琦罗谢景丁英语张久宏李晓刚
申请(专利权)人:北京科技大学
类型:发明
国别省市:

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