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      我國科研團(tuán)隊(duì)提出全新燃料電池?cái)?shù)字化設(shè)計(jì)方法

      時(shí)間:2024-12-05 18:24:02|來源:新華社|點(diǎn)擊量:565

      記者5日從天津大學(xué)獲悉,天津大學(xué)焦魁教授團(tuán)隊(duì)通過高精度數(shù)學(xué)建模,提出了全新燃料電池?cái)?shù)字化設(shè)計(jì)方法,可快速提出、優(yōu)化燃料電池設(shè)計(jì)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(diǎn)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”。

      我國科研團(tuán)隊(duì)提出全新燃料電池?cái)?shù)字化設(shè)計(jì)方法

      圖為數(shù)字化輔助燃料電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。(受訪者供圖)

      焦魁介紹,當(dāng)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(jì)手段,以及創(chuàng)新性的電池設(shè)計(jì)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。“研究燃料電池內(nèi)部機(jī)理并優(yōu)化設(shè)計(jì),對推動(dòng)燃料電池商業(yè)化進(jìn)程非常重要。”焦魁說。

      焦魁教授團(tuán)隊(duì)在燃料電池設(shè)計(jì)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(jìn)行優(yōu)化。團(tuán)隊(duì)提出一種適用于商用燃料電池的設(shè)計(jì)方法,計(jì)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(jì)方案,縮短研發(fā)周期。

      使用這種新方法,團(tuán)隊(duì)開展了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)尿?yàn)證工作。結(jié)果表明,所有的仿真趨勢與實(shí)驗(yàn)趨勢都高度一致,證明了模型在性能與機(jī)理層面所具備的高精度預(yù)測能力。

      這種設(shè)計(jì)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(jì)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(qiáng)表示。

      據(jù)了解,此次提出的數(shù)字化輔助設(shè)計(jì)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。

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