[发明专利]评估质子交换膜燃料电池PEMFC性能的方法及装置

说明书

本申请涉及电池检测技术领域，提供一种评估质子交换膜燃料电池PEMFC性能的方法及装置，用以解决因难以测量双极板的流场阻力，导致无法基于双极板的流场阻力评估PEMFC性能的问题，其中，方法包括：将双极板划分为进口区、出口区和流道反应区，使用各个区域的流场阻力子模型，分别计算各个区域的流场阻力，将各个流场阻力之和确定为双极板的流场阻力，并基于双极板的流场阻力对PEMFC性能进行评价。分别计算各个区域的流场阻力，在满足计算精度的前提下，提高了计算速度，降低了建模难度，方便评估PEMFC的性能。

技术领域

本申请涉及电池检测技术领域，提供了一种评估质子交换膜燃料电池PEMFC性能的方法及装置。

背景技术

能源是经济发展的基础，随着全球经济的飞速发展，人类对能源的依赖也越来越重，但煤炭、石油、天然气等传统能源的储量有限，同时使用石油还会出现大气、水质、土壤污染等环境污染问题，不符合未来社会对高效、清洁、经济、安全的能源体系的要求，为了解决能源问题和环境污染问题，开始逐渐使用清洁能源替代传统能源。

质子交换膜燃料电池(Proton-exchange membrane fuel cell，PEMFC)是一种利用内部发生的氧化还原反应为负载供电的清洁能源。对于PEMFC来说，由一组电极和电解质构成的单电池工作时输出的电压较低、电流密度较小，为了获得高电压和大功率，通常将多个单电池串联构成电池堆(简称为电堆)，相邻单电池之间用双极板隔开，双极板起到串联单电池和提供气体流路的作用。在PEMFC运行的过程中，双极板是否具有良好的流动特性是评估PEMFC的性能的关键。

由于电堆内部需要密封，且双极板上的流道尺寸非常小，属于毫米级别的，难以通过传感器直接测量双极板的流场阻力，而外部输出性能(如电流、电压等)也不能直接反应出双极板的流场阻力，再加上PEMFC电堆涉及流体、传热和电化学反应，若直接采用仿真技术计算流场阻力，不仅难以构建电堆模型，计算时间也比较长。正是因为双极板的流场阻力很难被测量到，导致很难基于双极板的流场阻力对PEMFC性能进行评估。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种新的评估质子交换膜燃料电池PEMFC性能的方法及装置。

发明内容

本申请实施例提供一种评估质子交换膜燃料电池PEMFC性能的方法及装置，用以解决因难以测量双极板的流场阻力，导致无法基于双极板的流场阻力评估PEMFC性能的问题。

第一方面，本申请实施例提供的一种评估PEMFC性能的方法，所述PEMFC包括双极板，所述双极板被分为进口区、出口区和流道反应区，包括：

将所述进口区上第一凸台的宽度输入到第一流场阻力子模型中，得到所述进口区的流场阻力，将所述出口区上第二凸台的宽度输入到第二流场阻力子模型中，得到所述出口区的流场阻力，以及将所述流道反应区上任意一个流道的长度和宽度输入到第三流场阻力子模型中，得到所述流道反应区的流场阻力；其中，所述第一流场阻力子模型是基于不同宽度的第一凸台和对应的所述进口区的流场阻力得到的，所述第二流场阻力子模型是基于不同宽度的第二凸台和对应的所述出口区的流场阻力得到的，所述第三流场阻力子模型是基于不同长度和宽度的所述任意一个流道和对应的所述任意一个流道的流场阻力得到的；

将所述进口区的流场阻力、所述出口区的流场阻力和所述流道反应区的流场阻力确定为所述双极板的流场阻力；

基于所述双极板的流场阻力，对所述PEMFC性能进行评估。

可选的，通过下列方式得到所述第一流场阻力子模型：

对所述进口区进行单流体仿真处理，计算所述进口区在额定工况和不同宽度的第一凸台下的流场阻力；

对所述进口区的各个流场阻力进行函数拟合，得到所述第一流场阻力子模型。

可选的，通过下列方式得到所述第二流场阻力子模型：