[发明专利]一种燃料电池电堆阴阳极碳纸厚度设计方法

权利要求书

1.一种燃料电池电堆阴阳极碳纸厚度设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、优化燃料电池电堆结构，根据电堆开发方向，明确水板的布置位置；

S2、基于阴阳极流道的温度一致原则，建立阴阳极的GDL与MPL的厚度之间耦合关系式；

还包括步骤S3、在可选范围内确定阴阳极的GDL厚度值，并以此设计阴阳极的MPL厚度值；

步骤S2中，沿着流道方向极板及碳纸的布置依次为：阳极流道、阳极GDL、阳极MPL、阴极MPL、阴极GDL、阴极流道；

步骤S2具体包括：

S21、收集MPL导热系数、GDL导热系数、流道温度、当前电堆电压、当前电堆电流密度参数；

S22、根据以下公式(1)计算电堆本身产热量：

Q＝(1.254-V)*i＝(1.254-0.65)*1.5(1)

式中，Q为电堆单位面积的产热量，V为当前电堆电压，i为当前电堆电流密度；

S23、根据以下公式(2)-(5)分别计算每个区域的温度差：

Q＝K_GDL*T_AGDL/L_AGDL(2)

Q＝K_MPL*T_AMPL/L_AMPL(3)

Q＝K_MPL*T_CMPL/L_CMPL(4)

Q＝K_GDL*T_CGDL/L_CGDL(5)

并基于阴阳极流道的温度一致原则，根据以下公式(6)建立阴阳极的GDL与MPL的厚度之间耦合关系式：

T_AGDL+T_AMPL＝T_CMPL+T_CGDL(6)

将公式(2)-(5)带入到公式(6)中，则有公式(7)：

(L_AMPL-L_CMPL)/(L_CGDL-L_AGDL)＝K_MPL/K_GDL(7)

式中，K_GDL为GDL导热系数，K_MPL为MPL导热系数，T_AGDL为阳极GDL温度差，T_AMPL为阳极MPL温度差，T_CMPL为阴极MPL温度差，T_CGDL为阴极GDL温度差，L_AGDL为阳极GDL厚度，L_AMPL为阳极MPL厚度，L_CMPL为阴极MPL厚度，L_CGDL为阴极GDL厚度。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆阴阳极碳纸厚度设计方法，其特征在于，GDL的厚度范围为165-200um。

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆阴阳极碳纸厚度设计方法，其特征在于，步骤S1中，将水侧与氢侧加工在一块极板上，而空气侧极板为光板与空气极板匹配。