[发明专利]质子交换膜的仿真评价、仿真参数优化方法及设备、介质

权利要求书

1.一种质子交换膜的仿真评价方法，其特征在于，包括：

通过模板表格输入质子交换膜配方信息，所述质子交换膜配方信息包括配方数据、结构数据和工况数据，其中，所述模板表格列出了仿真评价需要的所有质子交换膜配方信息；

结合所述配方数据和所述工况数据，根据所述结构数据进行模拟合成，得到第一质子交换膜体相结构，所述体相结构为虚拟样品；

所述结构数据包括：配方小分子单体结构、高分子单体结构、高分子单体配比和高分子链长信息；

所述结合所述配方数据和所述工况数据，配方数据根据所述结构数据进行模拟合成，得到第一质子交换膜体相结构，包括：

结合所述配方数据和所述工况数据，根据所述高分子单体结构、所述高分子单体配比和所述高分子链长信息，构建高分子单链模型；

优化所述高分子单链模型；

根据优化后的高分子单链模型，构建质子交换膜的虚拟样品模型，得到第一质子交换膜体相结构；

结合所述配方数据和所述工况数据，对所述第一质子交换膜体相结构进行虚拟工况采样处理，得到第二质子交换膜体相结构和质子交换膜体相轨迹；

所述结合所述配方数据和所述工况数据，对所述第一质子交换膜体相结构进行虚拟工况采样处理，得到第二质子交换膜体相结构和质子交换膜体相轨迹，包括：

结合所述配方数据和所述工况数据，对所述第一质子交换膜体相结构进行模型预平衡、模型密度平衡、模型工况平衡、模型精密平衡和模型工况采样，得到第二质子交换膜体相结构和质子交换膜体相轨迹；

对所述质子交换膜体相轨迹进行力学性质计算，得到质子交换膜的力学性质；

对所述质子交换膜体相轨迹进行均方位移分析，得到质子交换膜的流动性质；

获取所述质子交换膜体相轨迹的每一帧结构的孔隙体积数值，并从所述第二质子交换膜体相结构中读取样品总体积，所述孔隙体积数值和所述样品总体积的比值为质子交换膜的结构性质；

在所述第二质子交换膜体相结构中添加气体分子并进行透气性测试，得到质子交换膜的透气性质；

其中，质子交换膜的力学性质、流动性质、结构性质和透气性质即为仿真评价结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配方数据包括：配方组分种类、配方组分比例；

所述工况数据包括：质子交换膜含水量、质子交换膜使用温度、质子交换膜使用压力和质子交换膜使用酸碱环境。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述构建高分子单链模型使用BuildPolymer工具。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述第二质子交换膜体相结构中添加气体分子并进行透气性测试，得到质子交换膜的透气性质，包括：

在所述第二质子交换膜体相结构中添加气体分子，得到第一质子交换膜含气结构，

对所述第一质子交换膜含气结构进行结构优化得到第二质子交换膜含气结构，

对所述第二质子交换膜含气结构进行等温等压系综动力学模拟，得到第三质子交换膜含气结构，

对所述第三质子交换膜含气结构进行正则系综动力学模拟，得到采样轨迹，

对所述采样轨迹进行均方位移分析，得到气体扩散速率，即为质子交换膜的透气性。

5.一种质子交换膜的仿真参数优化方法，其特征在于，包括：

步骤S1，获取设计质子交换膜的仿真参数；

步骤S2，对所述仿真参数进行排列组合，得到参数正交矩阵，所述参数正交矩阵为所有可行的参数组合的集合；

步骤S3，从所述参数正交矩阵中获取一组参数组合作为质子交换膜配方信息，并执行权利要求1-4中任一项所述的方法，得到该组参数组合的仿真评价结果；

步骤S4，计算所述仿真评价结果与标准结果的差值，记为第一差值，若所述第一差值小于极限值，则记录该参数组合，否则执行步骤S3；

步骤S5，计算记录的参数组合与最优参数的差值，记为第二差值，若所述第二差值小于所述第一差值，则将所述最优参数更新为记录的参数组合；

步骤S6，在当前的参数正交矩阵的基础上，按照设定的参数波动范围生成新的参数正交矩阵，重复执行步骤S3-步骤S5，直至重复次数达到设定的自洽循环次数，输出最优仿真参数。