一种基于几何分形的燃料电池流道优化设计方法技术

技术编号：42612042 阅读：21 留言：0更新日期：2024-09-03 18:19

本发明专利技术公开了一种基于几何分形的燃料电池流道优化设计方法，涉及燃料电池结构设计领域。确保燃料均匀地扩散到电极上，在一定程度上优化电化学反应的动力学过程。S1、基于几何分形曲线设计燃料电池流道；S2、确认燃料电池几何分形流道分形连接处；S3、得到基于几何分形的燃料电池挡板流场；S4、确认燃料电池通道几何分形流道自相似折角处的燃料浓度差位置；S5、得到基于几何分形的燃料电池打通流场；S6、建立燃料电池几何模型及数学模型；S7、通过软件仿真模拟验证性能优化结果。本发明专利技术对基于几何分形曲线构造的燃料电池流道进行两种优化设计，两种方式通过改变燃料流动路径或速率，改变反应速率与程度，最终达到提升电流密度的作用。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃料电池结构设计领域。

技术介绍

1、燃料电池是一种新型的清洁能源技术，目前主要应用于固定领域、运输领域、便携式领域等三大领域，主流发展方向是燃料电池汽车。燃料电池的部件构成为：双极板、气体扩散层、气体催化层和质子交换膜。氢气在燃料电池的阳极被催化剂分解为电子和质子；电子通过外部电路传递到阴极，而质子通过质子交换膜传递；在阴极，质子和电子与氧气反应生成水蒸气并释放电能。因此，在部件材料无法优化的情况之下，燃料电池的流道则决定了燃料的分布情况，是改善电池性能最重要的因素。

2、值得注意的是，几何分形具有自相似性，这意味着无论从大尺度还是小尺度观察，其结构都呈现相似的模式。在燃料电池流场设计中，这种分形结构使得燃料分布具有一定的规律性。然而，为了达到更佳的燃料分布和电池性能，我们需要对这种规律性进行精细调控。同时，我们意识到挡板可以有效地改变气体的流动路径和分布，从而影响燃料在电极上的分布。

3、据此，如何利用几何分形曲线的自相似性来优化燃料电池的流道，就成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。