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申请/专利权人：中南大学

摘要：本发明公开了一种燃料电池气体扩散层压缩量优选值确定方法。包括获取气体扩散背衬（GDB）和微孔层（MPL）的特征参数，对未压缩状态下的气体扩散层（GDL）样品实施三维重构，生成重构模型，不断调整算法中的其他参数直至重构模型与真实样品特征相符；确定GDB和MPL的抗压模量比，并计算在不同压缩量下两层各自的厚度与孔隙率；沿用其他参数，以孔隙率为约束条件重构压缩状态下的三维模型；通过介观尺度仿真提取GDB和MPL各自的关键传质参数，并叠加计算GDL在不同压缩量下的关键传质参数；将GDL的关键传质参数输入燃料电池三维数值仿真模型进行模拟，通过性能对比完成GDL压缩量的寻优。本方案提供一种兼顾成本与可推广性的燃料电池气体扩散层压缩量寻优方法。

主权项：1.一种燃料电池气体扩散层压缩量优选值确定方法，其特征在于，所述方法包括：获取气体扩散层样本，对未压缩状态下的所述气体扩散层样本进行基础实验表征，获取所述气体扩散层样本中气体扩散背衬的特征参数和微孔层的特征参数，所述特征参数包括堆叠元素尺寸、孔隙率、聚四氟乙烯含量和初始厚度；基于所述气体扩散背衬的特征参数和所述微孔层的特征参数，对未压缩状态下的所述气体扩散层样本进行三维重构，生成未压缩状态下的重构模型；并获取使所述未压缩状态下的重构模型微观形貌和孔径分布与所述气体扩散层样本实际微观形貌和孔径分布一致的第一控制参数；对未压缩状态下的所述气体扩散层样本进行宏观尺度的压缩载荷-位移测试和微观尺度的压缩载荷-位移测试，确定所述气体扩散层样本中所述气体扩散背衬的抗压模量和所述微孔层的抗压模量；并基于所述气体扩散背衬的抗压模量与初始厚度和所述微孔层的抗压模量与初始厚度，计算不同压缩量下的所述气体扩散背衬的厚度与孔隙率和所述微孔层的厚度与孔隙率；以不同压缩量下的所述气体扩散背衬的孔隙率和所述微孔层的孔隙率为约束条件，利用所述第一控制参数，对不同压缩量下的所述气体扩散层样本进行三维重构，生成不同压缩量下的重构模型；对所述不同压缩量下的重构模型，以所述不同压缩量下的重构模型为计算域，进行介观尺度计算流体力学仿真，提取不同压缩量下的所述气体扩散背衬的关键传质参数和所述微孔层的关键传质参数；并基于所述不同压缩量下的所述气体扩散背衬的关键传质参数与厚度和所述微孔层的关键传质参数与厚度，根据所述关键传质参数的物理定义以及串联输运元件的属性叠加公式，计算不同压缩量下的所述气体扩散层样本的关键传质参数；所述关键传质参数包括迂曲度、扩散率和渗透率；获取燃料电池单体测试夹具参数，基于所述燃料电池单体测试夹具参数，建立燃料电池三维数值仿真模型；将不同压缩量下的所述气体扩散层样本的关键传质参数输入所述燃料电池三维数值仿真模型中的气体扩散层子模块中进行模拟，获得所述燃料电池三维数值仿真模型输出的燃料电池在不同气体扩散层压缩量下的输出性能，将所述输出性能中最优输出性能所对应的气体扩散层压缩量确定为压缩量优选值。

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