[發明專利]一種氣體擴散層抗變形服役能力評價方法、組裝優化方法在審
| 申請號： | 202210334698.5 | 申請日： | 2022-03-31 |
| 公開（公告）號： | CN114674664A | 公開（公告）日： | 2022-06-28 |
| 發明（設計）人： | 明平文;史啟通;楊代軍;李冰;馮聰;唐富民 | 申請（專利權）人： | 同濟大學 |
| 主分類號： | G01N3/08 | 分類號： | G01N3/08 |
| 代理公司： | 上海科盛知識產權代理有限公司 31225 | 代理人： | 丁云 |
| 地址： | 200092 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 氣體 擴散 變形 服役 能力 評價 方法 組裝 優化 | ||
本發明涉及一種氣體擴散層抗變形服役能力評價方法、組裝優化方法，包括：將氣體擴散層面電阻分解為纖維軸向電阻和纖維間接觸電阻；計算不同應變對應的面電阻和纖維軸向電阻；計算不同應變下的纖維間接觸電阻與面電阻的比值，繪制纖維間接觸電阻占比與應變/壓力關系圖；基于繪制的關系圖確定氣體擴散層的彈塑性變形區域；基于彈塑性變形區域寬度評價氣體擴散層抗變形服役能力并根據彈塑性變形區域對應的壓力區間確定最優組裝壓力區間。與現有技術相比，本發明能夠反映壓縮變形時氣體擴散層內的微觀結構特征的變化，實現氣體擴散層抗變形服役能力的可靠評價，并實現氣體擴散層的組裝壓力的可靠優化。
技術領域
本發明涉及燃料電池技術領域，尤其是涉及一種氣體擴散層抗變形服役能力評價方法、組裝優化方法。
背景技術
氣體擴散層(GDL)一般是由碳纖維和樹脂碳化后組成的多孔材料制成，氣體擴散層在燃料電池中承擔著傳質、傳熱、導電、結構支撐等作用，其物質傳輸和導電導熱能力均與壓縮變形有關。現有技術中能夠通過壓縮實驗得到氣體擴散層壓力與變形的關系曲線，也可以得到其電熱性能與壓縮壓力(或變形)的關系曲線。但由于氣體擴散層微觀結構的復雜性，這些曲線均不能表征氣體擴散層微觀上纖維接觸、滑移、斷裂等變化情況，即不能反應其抗變形服役能力。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種氣體擴散層抗變形服役能力評價方法、組裝優化方法。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：
一種氣體擴散層抗變形服役能力評價方法，該方法包括：
將氣體擴散層面電阻分解為纖維軸向電阻和纖維間接觸電阻；
計算不同應變對應的面電阻和纖維軸向電阻；
計算不同應變下的纖維間接觸電阻與面電阻的比值，繪制纖維間接觸電阻占比與應變/壓力關系圖；
基于繪制的關系圖確定氣體擴散層的彈塑性變形區域；
基于彈塑性變形區域寬度評價氣體擴散層抗變形服役能力。
優選地，不同應變對應的面電阻通過如下方式獲得：
實驗獲取氣體擴散層應變隨壓力的變化曲線；
實驗獲取氣體擴散層面電阻隨壓力的變化曲線；
轉換計算得到氣體擴散層面電阻隨應變的變化曲線。
優選地，不同應變對應的纖維軸向電阻通過下式獲取：
其中，Rcf為纖維軸向電阻，t0，分別為氣體擴散層初始厚度和初始孔隙率，ρcf為纖維軸向電阻率，β為長度分布概率系數，ε為應變。
優選地，長度分布概率系數β的取值為1.0～3.0。
優選地，不同應變下的纖維間接觸電阻與面電阻的比值通過下式計算：
其中，ε為應變，ψ(ε)為纖維間接觸電阻與面電阻的比值，Rcf為纖維軸向電阻，RGDL為面電阻。
優選地，當繪制纖維間接觸電阻占比與應變關系圖時直接通過計算的不同應變下的纖維間接觸電阻與面電阻的比值繪制變化曲線。
優選地，當繪制纖維間接觸電阻占比與壓力關系圖時，基于實驗獲取的氣體擴散層應變隨壓力的變化曲線，將計算的不同應變下的纖維間接觸電阻與面電阻的比值轉換為不同壓力下的纖維間接觸電阻與面電阻的比值并繪制變化曲線。
優選地，所述的基于繪制的關系圖確定氣體擴散層的彈塑性變形區域的方法包括：
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