我國科研團隊提出全新燃料電池數(shù)字化設(shè)計方法
更新時間：2024/12/5 15:43:50 來源：新華社
社會新聞
記者5日從天津大學(xué)獲悉,，天津大學(xué)焦魁教授團隊通過高精度數(shù)學(xué)建模，提出了全新燃料電池數(shù)字化設(shè)計方法,，可快速提出,、優(yōu)化燃料電池設(shè)計方案，提升電池性能,、縮短研發(fā)周期并降低研發(fā)成本,。相關(guān)成果日前在國際學(xué)術(shù)期刊《能源與環(huán)境科學(xué)》發(fā)表。
據(jù)介紹,，燃料電池是繼水力發(fā)電,、熱能發(fā)電和原子能發(fā)電之后的第四種發(fā)電技術(shù)，因潔凈,、高效,、無污染特點備受關(guān)注。其中,，氫燃料電池由于零污染與高效率特質(zhì),，已逐漸應(yīng)用于公共交通、船舶等多種應(yīng)用場景,。但過去受制于成本問題,，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈尚未“大展拳腳”。
焦魁介紹，當前相關(guān)廠商面臨缺少商用燃料電池的高效高精度仿真模型與數(shù)字化輔助設(shè)計手段,，以及創(chuàng)新性的電池設(shè)計方案等難題,，對燃料電池功率密度提升與成本控制造成了阻礙�,！把芯咳剂想姵貎�(nèi)部機理并優(yōu)化設(shè)計,，對推動燃料電池商業(yè)化進程非常重要�,！苯箍f,。
焦魁教授團隊在燃料電池設(shè)計理論與方法領(lǐng)域建立了高精度仿真模型，并對電池結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化,。團隊提出一種適用于商用燃料電池的設(shè)計方法,，計算效率較傳統(tǒng)三維模型提升10至20倍，可快速提出多種電池設(shè)計方案,，縮短研發(fā)周期,。
使用這種新方法，團隊開展了嚴謹?shù)尿炞C工作,。結(jié)果表明,，所有的仿真趨勢與實驗趨勢都高度一致，證明了模型在性能與機理層面所具備的高精度預(yù)測能力,。
這種設(shè)計方法還能優(yōu)化燃料電池的分配區(qū)結(jié)構(gòu),，讓電池性能獲得顯著提升�,！耙詺淙剂想姵貫槔覀兪褂眠@種新方法設(shè)計的燃料電池,，研發(fā)周期可縮短至原來的三分之一,。”這篇論文的共同通訊作者李飛強表示,。
據(jù)了解,，此次提出的數(shù)字化輔助設(shè)計方法具備通用性，能夠應(yīng)用于任意商用燃料電池,，此外還可拓展至其他電化學(xué)裝置領(lǐng)域,，如鋰電池等。
（記者 張建新 白佳麗）
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記者5日從天津大學(xué)獲悉，天津大學(xué)焦魁教授團隊通過高精度數(shù)學(xué)建模,，提出了全新燃料電池數(shù)字化設(shè)計方法,，可快速提出、優(yōu)化燃料電池設(shè)計方案,，提升電池性能,、縮短研發(fā)周期并降低研發(fā)成本。相關(guān)成果日前在國際學(xué)術(shù)期刊《能源與環(huán)境科學(xué)》發(fā)表,。
據(jù)介紹,，燃料電池是繼水力發(fā)電,、熱能發(fā)電和原子能發(fā)電之后的第四種發(fā)電技術(shù)，因潔凈,、高效,、無污染特點備受關(guān)注。其中,，氫燃料電池由于零污染與高效率特質(zhì),，已逐漸應(yīng)用于公共交通、船舶等多種應(yīng)用場景,。但過去受制于成本問題,，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈尚未“大展拳腳”。
焦魁介紹,，當前相關(guān)廠商面臨缺少商用燃料電池的高效高精度仿真模型與數(shù)字化輔助設(shè)計手段,，以及創(chuàng)新性的電池設(shè)計方案等難題，對燃料電池功率密度提升與成本控制造成了阻礙,�,！把芯咳剂想姵貎�(nèi)部機理并優(yōu)化設(shè)計，對推動燃料電池商業(yè)化進程非常重要,�,！苯箍f。
焦魁教授團隊在燃料電池設(shè)計理論與方法領(lǐng)域建立了高精度仿真模型,，并對電池結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化,。團隊提出一種適用于商用燃料電池的設(shè)計方法，計算效率較傳統(tǒng)三維模型提升10至20倍,，可快速提出多種電池設(shè)計方案,，縮短研發(fā)周期。
使用這種新方法,，團隊開展了嚴謹?shù)尿炞C工作,。結(jié)果表明，所有的仿真趨勢與實驗趨勢都高度一致,，證明了模型在性能與機理層面所具備的高精度預(yù)測能力。
這種設(shè)計方法還能優(yōu)化燃料電池的分配區(qū)結(jié)構(gòu),，讓電池性能獲得顯著提升,。“以氫燃料電池為例,，我們使用這種新方法設(shè)計的燃料電池,，研發(fā)周期可縮短至原來的三分之一�,！边@篇論文的共同通訊作者李飛強表示,。
據(jù)了解，此次提出的數(shù)字化輔助設(shè)計方法具備通用性，能夠應(yīng)用于任意商用燃料電池,，此外還可拓展至其他電化學(xué)裝置領(lǐng)域,，如鋰電池等。
（記者 張建新 白佳麗）
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