天津大學焦魁教授團隊近日通過高精度數學建模，提出了全新燃料電池數字化設計方法，可快速提出、優化燃料電池設計方案，提升電池性能，縮短研發周期並降低成本。相關論文已在國際權威期刊《能源與環境科學》發表。

據介紹，燃料電池是繼水力發電、熱能發電和原子能發電后的第四種重要發電技術，其潔淨、高效、無污染的特點越來越引起世人關注。尤其氫燃料電池，因其零污染、高效率的特質，已開始逐漸應用於公共交通、商用車輛、船舶等場景。但受制於成本，相關產業鏈尚未大展拳腳。研究燃料電池內部機理並優化設計，對推動其商業化進程非常重要。

焦魁團隊在燃料電池設計理論與方法領域建立了高精度仿真模型，並對電池結構進行優化。團隊提出了一種適用於商用燃料電池的設計方法，建立了大尺寸燃料電池三維加一維仿真模型，其計算效率較傳統三維模型提升10至20倍，可以快速提出多種電池設計方案並縮短研發周期，且通過驗証結果証明了模型在性能與機理層面所具備的高精度預測能力。這種設計方法還能優化燃料電池的分配區結構，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計的燃料電池在電化學反應的一致性和流阻分配的一致性等指標較目前市場主流產品能夠提升20%以上，而廠商設計制造的成本則可降低至目前的60%，研發周期可以縮短至原來的1/3。”論文的共同通訊作者、北京億華通科技股份有限公司副總經理李飛強博士表示。

據了解，焦魁團隊提出的這種新方法具備通用性，能夠應用於任意商用燃料電池，可有效縮減電池研發時間並降低成本，推動其商業化進程。此外，該方法還可拓展至其他諸多電化學裝置領域，如鋰電池、電解池等。（記者 姜凝）

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