[发明专利]燃料电池电流密度分布估计方法、装置及计算机存储介质

说明书

本申请涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池电流密度分布估计方法、装置及计算机存储介质。本申请中提供的所述燃料电池电流密度分布估计方法，在不设置其他传感器或者传感垫片的条件下，通过多点采样的结果计算不同区域的电流密度，从而获得燃料电池单体的电流密度分布。本申请的燃料电池电流密度分布估计方法，对现有的燃料电池的设计改进点较小，改进的成本较低，能够准确得出燃料电池的电流密度分布图。

技术领域

本申请涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种燃料电池电流密度分布估计方法、装置及计算机存储介质。

背景技术

燃料电池是一种电化学发电设备，其原理是：燃料(例如氢)和氧化剂(例如空气)通过膜电极发生电化学反应，产生电动势。质子交换膜燃料电池通常采用能够传递质子的固体高分子膜作为电解质，反应过程中，质子通过膜从阳极传递到阴极，电子通过外接负载从阳极传递到阴极。目前燃料电池利用分布式的参数测量数据可以验证模型仿真结果的可靠性，同时能够表征燃料电池运行过程中不同位置的状态，反映燃料电池的局部特性。燃料电池内部的电流密度是燃料电池的关键参数之一。

传统的方案采用子电池方法对质子交换膜燃料电池电流分布进行了测定。传统的方案分别考察了气体压力、气体流量、电池温度及不同放电电流密度等条件对燃料电池电流分布的影响。传统的方案，需要在燃料电池内部设置传感器或者测量垫片，才能得出燃料电池不同区域的电流密度，从而获得燃料电池单体的电流密度分布。在燃料电池内部设置传感器或者测量垫片的方案设计难度大，设计成本高。

发明内容

基于此，有必要针对传统的方案在燃料电池内部设置传感器或者测量垫片的方案设计难度大，设计成本高的问题，提供一种燃料电池电流密度分布估计方法、装置及计算机存储介质。

一种燃料电池电流密度分布估计方法，包括：

在燃料电池的阴极板定义多个区域，所述阴极板具有阴极流道，每个分区内沿所述阴极流道流向方向间隔设置多个采样点，每一个采样点均伸入流道横截面的中心区域；

分别计算所述多个区域中每一个区域内的氧气浓度变化量；

根据法拉第定律计算并得出一个区域的电流值，一个区域的所述电流值等于一个区域内氧气浓度的变化量与氧气的体积流量以及四倍法拉第常数的乘积，分别获得所述多个区域内的电流值；

根据所述多个区域内每个区域的电流值与区域面积之比，分别得出所述多个区域的电流密度，并根据所述多个区域以及所述多个区域的电流密度生成燃料电池的电流密度分布图。

在一个实施例中，在每一个区域内，沿燃料电池的所述阴极流道中流道的走向方向等间距的设置所述多个采样点。

在一个实施例中，燃料电池包括至少三条所述阴极流道，在每间隔一条或者多条的所述阴极流道上设置所述多个采样点。

在一个实施例中，每一个区域内，所述多个采样点均设置于区域边界，不同区域中所述采样点分布的密集度不完全相同。

在一个实施例中，每一个区域内的氧气浓度变化量等于进入一个区域的氧气浓度与流出一个区域的氧气浓度之差；

其中，进入一个区域的氧气浓度等于设置于一个区域进入边界的所述多个采样点获得的平均氧气浓度，流出一个区域的氧气浓度等于设置于一个区域流出边界的所述多个采样点获得的平均氧气浓度。

在一个实施例中，一个所述采样点的氧气浓度等于一个所述采样点的氧气分压与一个所述采样点的氮气分压的比值，再乘以一个所述采样点的氮气浓度，其中，气体流经所述阴极流道时，氮气浓度不发生变化。

在一个实施例中，所述根据法拉第定律计算得出一个区域的电流值的具体方法包括：