一种基于辐照工艺实现氢燃料电池优化方法与流程

本发明涉及电池优化领域，尤其涉及一种基于辐照工艺实现氢燃料电池优化方法。

背景技术：

1、氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。氢燃料电池对环境无污染，噪声小且能源的利用率高，可以加速航空和汽车等领域的发展。

2、目前氢燃料电池的电池优化方法主要是通过更换传导材料提高电子的传导性来优化氢燃料电池的性能，而影响氢燃料电池导电性的因素很多，这种方法只能提高传导材料的导电性，导致氢燃料电池电能转化率不高。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种基于辐照工艺实现氢燃料电池优化方法，可以提高氢燃料电池电能转化率。

2、第一方面，本发明提供了一种基于辐照工艺实现氢燃料电池优化方法，包括：

3、获取氢燃料电池的组成架构，根据所述组成架构，建立所述氢燃料电池的电池仿真模型，根据所述电池仿真模型，计算所述氢燃料电池的模拟转化能量，并基于所述模拟转化能量，计算所述氢燃料电池的电能转化效率；

4、根据所述电能转化效率，分析所述氢燃料电池的转化影响参数，根据所述转化影响参数，确定所述氢燃料电池的电能转化因子，所述电能转化因子包括：交换膜因子和辐照因子；

5、构建所述交换膜因子和辐照因子的因子关联图，并根据所述因子关联图，确定所述氢燃料电池的交换膜磺化度和辐照剂量；

6、根据所述交换膜磺化度，对所述氢燃料电池的质子交换膜进行磺化，得到磺化交换膜；

7、根据所述辐照剂量，对所述磺化交换膜进行辐照，得到辐照交换膜，并基于所述辐照交换膜，执行所述氢燃料电池的优化操作，得到所述氢燃料电池的优化结果。

8、第一方面的一种可能实现方式中，所述根据所述组成架构，建立所述氢燃料电池的电池仿真模型，包括：

9、记录所述组成架构的工作路径；

10、根据所述工作路径，解析所述组成架构的节点工作原理；

11、根据所述节点工作原理，识别所述氢燃料电池的电池工作参数；

12、根据所述电池工作参数，建立所述氢燃料电池的电池仿真模型。

13、第一方面的一种可能实现方式中，所述根据所述电池工作参数，建立所述氢燃料电池的电池仿真模型，包括：

14、利用下述公式建立所述氢燃料电池的电池仿真模型：

15、

16、其中，f(x)表示电池仿真模型，表示氢燃料电池的电解值，表示氢燃料电池的非稳态项，▽表示氢燃料电池的电解反应，表示所述氢燃料电池的电解液宽度，表示氢燃料电池的对流项，▽*(heff▽t)表示氢燃料电池的扩散项，表示氢燃料电池的电池工作参数中的电子传送方向向量，ap表示氢燃料电池的定压比热容，heff表示氢燃料电池的有效热导率，t为氢燃料电池的表示温度，wz表示氢燃料电池的能量源项。

17、第一方面的一种可能实现方式中，所述计算所述氢燃料电池的所述模拟转化能量，包括：

18、利用下述公式计算所述氢燃料电池的模拟转化能量：

19、

20、其中，sq表示模拟转化能量，i表示氢燃料电池的电流，rom表示氢燃料电池的欧姆电阻，β表示氢燃料电池的反应焓变向热能转化的比率，lr表示氢燃料电池电化学反应焓变，表示氢燃料电池的气态水源项，ow表示氢燃料电池的气态水的凝结速率，li表示氢燃料电池的水的冷凝焓；σ表示氢燃料电池的过电位，ra,c表示氢燃料电池的交换电流密度。

21、第一方面的一种可能实现方式中，所述根据所述电能转化效率，分析所述氢燃料电池的转化影响参数，包括：

22、根据所述电能转化效率，分析所述氢燃料电池电能转换参数；

23、分析所述电能转换参数中可调节参数；

24、根据所述可调节参数，筛选所述氢燃料电池的转化影响参数。

25、第一方面的一种可能实现方式中，所述根据所述转化影响参数，确定所述氢燃料电池的电能转化因子，包括：

26、检索所述转化影响参数在所述氢燃料电池中的参数作用；

27、根据所述参数作用，分析所述转化影响参数在所述氢燃料电池中参数影响度；

28、根据所述参数影响度，确定所述氢燃料电池的交换膜导电因子；

29、根据所述交换膜导电因子，分析所述氢燃料电池的交换膜属性；

30、根据所述交换膜属性，确定所述氢燃料电池的辐照因子；

31、根据所述交换膜导电因子和所述辐照因子，确定所述氢燃料电池的电能转化因子。

32、第一方面的一种可能实现方式中，所述构建所述交换膜因子和辐照因子的因子关联图，包括：

33、分别构建所述交换膜因子和辐照因子的交换膜磺化规则和辐照方案；

34、分别确定所述交换膜磺化方案和所述辐照方案的交换膜磺化度和辐照剂量，对所述交换膜磺化度和所述辐照剂量进行正交实验，得到正交结果；

35、计算所述正交结果中每个交换膜的电导率；

36、根据所述正交结果和所述电导率，构建所述交换膜因子和辐照因子的因子关联图。

37、第一方面的一种可能实现方式中，所述计算所述正交结果中每个交换膜的电导率，包括：

38、利用下述公式计算所述正交结果中每个交换膜的电导率：

39、

40、其中，md表示电导率，γ表示正交结果中交换膜的水分子数量，t表示温度。

41、第一方面的一种可能实现方式中，所述根据所述交换膜磺化度，对所述氢燃料电池的质子交换膜进行磺化，得到磺化交换膜，包括：

42、根据所述交换膜磺化度，调制所述质子交换膜的磺化试剂；

43、根据所述磺化试剂，配置所述质子交换膜的磺化环境；

44、在所述磺化环境中，利用所述磺化试剂对所述质子交换膜进行磺化反应，得到所述磺化交换膜。

45、第二方面，本发明提供了一种基于辐照工艺实现氢燃料电池优化装置，所述装置包括：

46、电能转化模块，用于获取氢燃料电池的组成架构，根据所述组成架构，建立所述氢燃料电池的电池仿真模型，根据所述电池仿真模型，计算所述氢燃料电池的模拟转化能量，并基于所述模拟转化能量，计算所述氢燃料电池的电能转化效率；

47、转化因子确定模块，用于根据所述电能转化效率，分析所述氢燃料电池的转化影响参数，根据所述转化影响参数，确定所述氢燃料电池的电能转化因子，所述电能转化因子包括：交换膜因子和辐照因子；

48、辐照剂量确定模块，用于构建所述交换膜因子和辐照因子的因子关联图，并根据所述因子关联图，确定所述氢燃料电池的交换膜磺化度和辐照剂量；

49、交换膜磺化模块，用于根据所述交换膜磺化度，对所述氢燃料电池的质子交换膜进行磺化，得到磺化交换膜；

50、电池优化模块，用于根据所述辐照剂量，对所述磺化交换膜进行辐照，得到辐照交换膜，并基于所述辐照交换膜，执行所述氢燃料电池的优化操作，得到所述氢燃料电池的优化结果。

51、与现有技术相比，本方案的技术原理及有益效果在于：

52、本发明实施例通过计算所述氢燃料电池的模拟转化能量可以通过实际电池电能转化模拟过程为后期进行电池优化提供数据支撑。进一步地，本发明实施例通过并基于所述模拟转化能量，计算所述氢燃料电池的电能转化效率可以计算所述氢燃料电池的能量转换效果，根据所述能量转换效果确定能量优化方案的对比数据。进一步地，本发明实施例通过根据所述电能转化效率，分析所述氢燃料电池的转化影响参数可以根据影响参数确定优化方向，从而提高所述电能转化效率。进一步地，本发明实施例通过根据所述转化影响参数，确定所述氢燃料电池的电能转化因子，所述电能转化因子包括：交换膜因子和辐照因子可以确定优化方向，从而进行专项优化，提高所述氢燃料电池的能量转化率。进一步地，本发明实施例通过构建所述交换膜因子和辐照因子的因子关联图可以得出不同程度处理后的交换膜和进行不同剂量辐照的关系，为后期确定优化方案提高数据支撑，再次，本发明实施例通过根据所述交换膜磺化度，对所述氢燃料电池的质子交换膜进行磺化，得到磺化交换膜可以执行交换膜的优化方案，提高交换膜的穿透性，从而提高所述氢燃料电池能量转化效率。最后，本发明实施例通过根据所述辐照剂量，对所述磺化交换膜进行辐照，得到辐照交换膜可以对优化过的质子交换膜进行二次优化，进一步提高了质子交换膜的导电性，从而进一步提高了所述氢燃料电池的能量转化效率。因此，本发明实施例提出的一种基于辐照工艺实现氢燃料电池优化方法、装置、电子设备以及存储介质，可以提高氢燃料电池的电能转化效率。