CN116314952B - 燃料电池设计方案评估方法、装置、设备、介质和产品 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种燃料电池设计方案评估方法、装置、设备、介质和产品。所述方法包括：获取目标流场设计方案，该目标流场设计方案包括基于目标燃料电池的应用需求所确定的多个流场参数；根据该多个流场参数获取该目标流场设计方案所对应的无量纲评估参数，该无量纲评估参数包括达姆科勒数、无量纲过电势和无量纲输出电压中的至少一种；根据该无量纲评估参数确定该目标流场设计方案的评估结果。采用本方法能够快速确定燃料电池的流场设计方案的精准评估结果。
Description
技术领域
本申请涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种燃料电池设计方案评估方法、装置、设备、介质和产品。
背景技术
对于燃料电池来说，燃料电池中双极板的流场设计需要符合燃料电池的应用需求。
相关技术中，基于燃料电池的应用需求设计多种电池流场方案，并针对选定的电池流场方案进行燃料电池的加工制造。通过诊断和测试制造后的燃料电池，基于诊断和测试的结果不断迭代改善电池流场方案，以得到满足应用需求的目标电池流场方案。同时，在诊断和测试过程中，基于极化曲线对所制造的电池进行性能评估。
然而，这种设计迭代的过程相当漫长和繁琐，确定目标电池流场方案的效率低；并且，燃料电池构成复杂，基于极化曲线无法得到精准的评估结果。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够快速确定燃料电池的流场设计方案的精准评估结果的燃料电池设计方案评估方法、装置、设备、介质和产品。
第一方面，本申请提供了一种燃料电池设计方案评估方法。该方法包括：
获取目标流场设计方案，该目标流场设计方案包括基于目标燃料电池的应用需求所确定的多个流场参数；根据该多个流场参数获取该目标流场设计方案所对应的无量纲评估参数，该无量纲评估参数包括达姆科勒数、无量纲过电势和无量纲输出电压中的至少一种；根据该无量纲评估参数确定该目标流场设计方案的评估结果。
在其中一个实施例中，该无量纲评估参数包括该达姆科勒数，该根据该多个流场参数获取该目标流场设计方案所对应的无量纲评估参数，包括：
根据该多个流场参数确定该目标燃料电池对应的化学反应速率以及组分扩散速率；根据该化学反应速率以及该组分扩散速率确定该达姆科勒数。
在其中一个实施例中，该无量纲评估参数包括该无量纲过电势，该根据该多个流场参数获取该目标流场设计方案所对应的无量纲评估参数，还包括：
根据该达姆科勒数以及该多个流场参数确定该目标燃料电池对应的阴极过电势以及该目标燃料电池对应的阳极过电势；对该阴极过电势进行无量纲化处理得到阴极无量纲过电势；对该阳极过电势进行无量纲化处理得到阳极无量纲过电势；将该阴极无量纲过电势和该阳极无量纲过电势作为该无量纲过电势。
在其中一个实施例中，该根据该达姆科勒数以及该多个流场参数确定该目标燃料电池对应的阴极过电势以及该目标燃料电池对应的阳极过电势，包括：
根据该达姆科勒数、该多个流场参数、第一关系式以及燃料电池阴极催化剂层反应物浓度表达式确定该阴极过电势；其中，该第一关系为电池输出电流与阴极传递电流密度之间的关系式；根据该达姆科勒数、该多个流场参数、第二关系式电池以及燃料电池阳极催化剂层反应物浓度表达式确定该阳极过电势，其中，该第二关系式为输出电流与阳极传递电流密度之间的关系式。
在其中一个实施例中，该阴极过电势包括阴极催化剂层的氧气浓度等于流道中氧气浓度条件下的活化过电势、阴极液态水覆盖活性面积导致的过电势以及阴极传质阻力导致的过电势；该阳极过电势包括阳极催化剂层的氢气浓度等于流道中氢气浓度条件下的活化过电势、阳极液态水覆盖活性面积导致的过电势以及阳极传质阻力导致的过电势。
在其中一个实施例中，该无量纲评估参数包括该无量纲输出电压，该根据该多个流场参数获取该目标流场设计方案所对应的无量纲评估参数，包括：
根据该达姆科勒数以及该多个流场参数确定该目标燃料电池对应的能斯特电压和欧姆过电势；根据该能斯特电压、该欧姆过电势、该阴极过电势以及该阳极过电势确定该目标燃料电池对应的输出电压；对该输出电压进行无量纲化处理，得到该无量纲输出电压。
在其中一个实施例中，该目标燃料电池的流场类型为反应气体流场；其中，该反应气体流场包括但不限于平行流场、蛇形流场、泡沫流场、3D流场、交指流场或仿生流场。
第二方面，本申请还提供了一种燃料电池设计方案评估装置。该装置包括：
获取模块，用于获取目标流场设计方案，该目标流场设计方案包括基于目标燃料电池的应用需求所确定的多个流场参数；
评估模块，用于根据该多个流场参数获取该目标流场设计方案所对应的无量纲评估参数，该无量纲评估参数包括达姆科勒数、无量纲过电势和无量纲输出电压中的至少一种；
确定模块，用于根据该无量纲评估参数确定该目标流场设计方案的评估结果。
在其中一个实施例中，该无量纲评估参数包括该达姆科勒数，该评估模块，具体用于：
根据该多个流场参数确定该目标燃料电池对应的化学反应速率以及组分扩散速率；根据该化学反应速率以及该组分扩散速率确定该达姆科勒数。
在其中一个实施例中，该无量纲评估参数包括该无量纲过电势，该评估模块，还具体用于：
根据该达姆科勒数以及该多个流场参数确定该目标燃料电池对应的阴极过电势以及该目标燃料电池对应的阳极过电势；对该阴极过电势进行无量纲化处理得到阴极无量纲过电势；对该阳极过电势进行无量纲化处理得到阳极无量纲过电势；将该阴极无量纲过电势和该阳极无量纲过电势作为该无量纲过电势。
在其中一个实施例中，该评估模块，具体用于：
根据该达姆科勒数、该多个流场参数、第一关系式以及燃料电池阴极催化剂层反应物浓度表达式确定该阴极过电势；其中，该第一关系为电池输出电流与阴极传递电流密度之间的关系式；根据该达姆科勒数、该多个流场参数、第二关系式电池以及燃料电池阳极催化剂层反应物浓度表达式确定该阳极过电势，其中，该第二关系式为输出电流与阳极传递电流密度之间的关系式。
在其中一个实施例中，该阴极过电势包括阴极催化剂层的氧气浓度等于流道中氧气浓度条件下的活化过电势、阴极液态水覆盖活性面积导致的过电势以及阴极传质阻力导致的过电势；该阳极过电势包括阳极催化剂层的氢气浓度等于流道中氢气浓度条件下的活化过电势、阳极液态水覆盖活性面积导致的过电势以及阳极传质阻力导致的过电势。
在其中一个实施例中，该无量纲评估参数包括该无量纲输出电压，该评估模块，具体用于：
根据该达姆科勒数以及该多个流场参数确定该目标燃料电池对应的能斯特电压和欧姆过电势；根据该能斯特电压、该欧姆过电势、该阴极过电势以及该阳极过电势确定该目标燃料电池对应的输出电压；对该输出电压进行无量纲化处理，得到该无量纲输出电压。
在其中一个实施例中，该目标燃料电池的流场类型为反应气体流场；其中，该反应气体流场包括但不限于平行流场、蛇形流场、泡沫流场、3D流场、交指流场或仿生流场。
第三方面，本申请还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，该处理器执行该计算机程序时实现上述第一方面任一项所述的方法的步骤。
第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一项所述的方法的步骤。
第五方面，本申请还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一项所述的方法的步骤。
上述燃料电池设计方案评估方法、装置、设备、介质和产品，首先获取包括基于目标燃料电池的应用需求所确定的多个流场参数的目标流场设计方案，然后可根据多个流场参数获取目标流场设计方案所对应的无量纲评估参数，根据无量纲评估参数即可对目标流场设计方案进行评估，确定目标流场设计方案的评估结果，根据该评估结果即可迅速确定目标流场设计方案是否符合目标燃料电池的应用需求，而无需进行燃料电池的加工制造，有效提升评估电池流场设计方案评估的效率。基于此，对于基于燃料电池的应用需求设计的多种电池流场方案，可将各电池流场方案分别作为目标流场设计方案进行评估，获取评估结果，将各评估结果横向对比即可确定更加符合应用需求的电池流场设计方案，提升了确定电池流场设计方案的速度。其中，无量纲评估参数包括达姆科勒数、无量纲过电势和无量纲输出电压中的至少一种，因此，基于达姆科勒数、无量纲过电势和无量纲输出电压可以对基于目标流场设计方案所确定的目标燃料电池的整体性能进行评估，相比于极化曲线，基于该无量纲评估参数可以更加完善精准的得到评估结果。
附图说明
图1为一个实施例中燃料电池设计方案评估方法的流程示意图；
图2为一个实施例中确定达姆科勒数的流程示意图；
图3为一个实施例中确定无量纲过电势的流程示意图；
图4为一个实施例中确定阴极过电势以及阳极过电势的流程示意图；
图5为一个实施例中确定无量纲输出电压的流程示意图；
图6为一个实施例中燃料电池流场的无量纲化正向设计方法的逻辑示意图；
图7为一个实施例中燃料电池设计方案评估装置的结构框图；
图8为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
质子交换膜燃料电池双极板对于燃料电池的功率密度和成本具有重要影响。通常在设计燃料电池双极板流场的过程中，首先基于电堆的应用需求，包括功率、工作条件、尺寸、安全规范等，基于现有材料、工艺以及经验关系，设计几种初步方案。之后通过进一步的设计建模来选定系统是否能够很好地满足需求。针对选定的方案进行加工制造，通过测试和诊断来迭代改进电堆的不足和缺陷，直到最终满足应用需求。这种设计迭代过程可能相当漫长和繁琐，计算速度慢、方案迭代效率低，尤其是当对电堆性能要求较高时。
同时，目前在燃料电池的诊断测试过程中，主要利用极化曲线对电池性能进行判断。由于质子交换膜燃料电池材料、结构与反应的复杂性，其涉及到不少于20个与几何、运行、物理与化学相关的参数，而且各参数之间存在复杂的相互作用。因此，仅仅依靠极化曲线作为衡量电池性能指标，难以对燃料电池流场的性能进行定量评价，其结果受到运行工况、电极材料性能等多种因素的影响，无法定量确定流场性能。另一方面，目前没有提出明确的系统方法用于指导燃料电池的流场设计。
基于该背景，申请人通过长期的研究以及实验数据的搜集、演示和验证，发现相似性原理与量纲分析方法广泛应用于航空航天、水利、钢铁、电力、机械等工业领域，以及流体力学、空气动力学、传热学、热力学等学术领域。利用Buckingham(白金汉)定理对原型对象几何尺寸、动力学与热力学状态进行量纲分析，对描述其物理过程的主要参数进行无量纲化，可以获得相应的相似律或无量纲规律。这些无量纲规律在初步设计过程中具有重要作用，因为它们极大限制了涉及的参数数量及其范围。通过对燃料电池的流动与传质过程进行量纲分析，获得相应的无量纲参数和相似律，可以指导燃料电池流场的设计与定量评价。
基于此，本申请实施例提供了一种燃料电池设计方案评估方法，其能够快速确定燃料电池的流场设计方案的精准评估结果，以加快燃料电池的流场设计过程。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种燃料电池设计方案评估方法，本申请实施例以该方法应用于终端进行举例说明，可以理解的是，该方法也可以应用于服务器，还可以应用于包括终端和服务器的系统，并通过终端和服务器的交互实现。终端可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑等。服务器可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。本申请实施例中，该方法包括以下步骤：
步骤101，获取目标流场设计方案，该目标流场设计方案包括基于目标燃料电池的应用需求所确定的多个流场参数。
其中，对于需要制造的目标燃料电池，其需要满足预设的特定的应用需求，其中，目标燃料电池的制造包括目标燃料电池的流场的设计。因此，可基于目标燃料电池的应用需求确定目标流场设计方案，该目标流场设计方案可用于指导确定目标燃料电池的流场设计。应用需求包括目标燃料电池应该符合的功率条件、工作条件、尺寸条件、安全规范条件等。
目标流场设计方案中包括多个流场参数，基于该多个流场参数可确定目标燃料电池的流场以及设计制造对应的目标燃料电池。示例性的，该多个流场参数例如包括流道宽度、高度、特征尺寸、孔隙率、运行温度、阳极/阴极入口温度、阳极/阴极背压、催化剂层曲折度、单位体积活性面积、传递系数、活化能、电导率等与燃料电池相关的各种参数，在此并未完全举例。
步骤102，根据该多个流场参数获取该目标流场设计方案所对应的无量纲评估参数，该无量纲评估参数包括达姆科勒数、无量纲过电势和无量纲输出电压中的至少一种。
其中，基于目标燃料电池工作时产生的各种反应、扩散以及燃料电池的性能等确定多个约束方程，基于该多个约束方程可确定用于对目标流场设计方案进行评估的方案评估模型。
如上文所说，无量纲规律在初步设计过程中具有重要作用，因为它们极大限制了涉及的参数数量及其范围，通过对燃料电池的流动与传质过程进行量纲分析，获得相应的无量纲参数和相似律，可以指导燃料电池流场的设计与定量评价。
终端可获取该多个流场参数以及包括多个约束方程的方案评估模型，根据该多个流场参数，基于方案评估模型中的多个约束方程，可计算得到目标流场设计方案所对应的无量纲评估参数。
考虑到燃料电池中反应气体运动是由分子扩散与努森扩散主导的，因此达姆科勒数适用于描述燃料电池中的扩散-反应过程。因此，该无量纲评估参数可以包括达姆科勒数(Damkohler number，Da)。具体的，考虑燃料电池流道至催化剂层的扩散与反应过程，可将Da定义为化学反应速率与分子扩散速率之比。
另外，无量纲评估参数该可以包括无量纲过电势和无量纲输出电压，其中，无量纲输出电压可以用于对设定工况与结构参数下的燃料电池整体进行预测与评价，一定电流工况下无量纲输出电压越高则燃料电池的流场性能越好。无量纲过电势可以对燃料电池的阴极或阳极不同气体流场的传质能力进行对比和评价，一定工况下无量纲过电势越小则燃料电池的流场性能越好。
步骤103，根据该无量纲评估参数确定该目标流场设计方案的评估结果。
可选的，终端可基于得到的各无量纲评估参数确定该目标流场设计方案对应的评分，基于该评分评价该目标流场设计方案。
可选的，例如，终端中可预设有各无量纲评估参数分别对应的权值，在获取到各无量纲评估参数后，将无量纲评估参数与对应的权值相乘得到权重值，将各无量纲评估参数的权重值相加得到该目标流场设计方案的评分。在对多个流场设计方案进行评估时，终端可得到各个流场设计方案分别对应的评分，将各评分进行横向对比，以确定最高评分为最佳的流场设计方案。
可选的，终端中还可存储有等级评价表，该等级评价表中包括不同无量纲评估参数对应的多个等级，终端在获取目标流场设计方案对应得无量纲评估参数后，将各无量纲评估参数匹配该等级评价表，根据匹配结果得到目标流场设计方案对应得评分等级，基于该评分等级评价该目标流场设计方案。在对多个流场设计方案进行评估时，终端可得到各个流场设计方案分别对应的评分等级，将各评分等级进行横向对比，以确定最高评分等级为最佳的流场设计方案。
当然，终端在获取目标流场设计方案对应得无量纲评估参数后，还可以基于其他方法对目标流场设计方案进行评估，得到评估结果，本申请实施例对此不做具体得限定，只要基于该目标流场设计方案对应得无量纲评估参数得到评估结果即可。
上述燃料电池设计方案评估方法，首先获取包括基于目标燃料电池的应用需求所确定的多个流场参数的目标流场设计方案，然后可根据多个流场参数获取目标流场设计方案所对应的无量纲评估参数，根据无量纲评估参数即可对目标流场设计方案进行评估，确定目标流场设计方案的评估结果，根据该评估结果即可迅速确定目标流场设计方案是否符合目标燃料电池的应用需求，而无需进行燃料电池的加工制造，有效提升评估电池流场设计方案评估的效率。基于此，对于基于燃料电池的应用需求设计的多种电池流场方案，可将各电池流场方案分别作为目标流场设计方案进行评估，获取评估结果，将各评估结果横向对比即可确定更加符合应用需求的电池流场设计方案，提升了确定电池流场设计方案的速度。其中，无量纲评估参数包括达姆科勒数、无量纲过电势和无量纲输出电压中的至少一种，因此，基于达姆科勒数、无量纲过电势和无量纲输出电压可以对基于目标流场设计方案所确定的目标燃料电池的整体性能进行评估，相比于极化曲线，基于该无量纲评估参数可以更加完善精准的得到评估结果。
在一个实施例中，无量纲评估参数包括达姆科勒数。如图2所示，其示出了本申请实施例提供的一种确定达姆科勒数的流程示意图。根据多个流场参数获取目标流场设计方案所对应的无量纲评估参数，包括：
步骤201，根据多个流场参数确定目标燃料电池对应的化学反应速率以及组分扩散速率。
步骤202，根据化学反应速率以及组分扩散速率确定达姆科勒数。
具体的，本申请实施例中，用于评价流场性能的无量纲参数可以为达姆科勒数Da，其定义为化学反应速率与分子扩散速率之比。燃料电池中反应气体运动是由分子扩散与努森扩散主导的，因此达姆科勒数适用于描述燃料电池中的扩散-反应过程。考虑燃料电池流道至催化剂层的扩散与反应过程，提出相应Da数的定义：
其中I为平均电流密度(A/cm2)，n为反应转移的电子个数(阳极n＝2，阴极n＝4)，F为法拉第常数(C/mol)，ΔCi为反应物i在流道的浓度Ci,CH与在催化剂层的浓度Ci,CL之间的差值(mol/m3)，Rtotal为目标燃料电池中总的传质阻力(s/m)：
ΔCi＝Ci,CH-Ci,CL (2)
其中RCH-GDL为气体流道与气体扩散层(Gas Diffusion Layer，GDL)界面之间的传质边界层的内部传质阻力；RGDL为气体扩散层内部传质阻力；RMPL为微孔层(microporouslayer，MPL)内部传质阻力；RCL为催化剂层(Catalyst Layer，CL)内部传质阻力；hCH-GDL为气体流道与气体扩散层界面之间的传质边界层的传质系数(m/s)；分别为GDL、MPL、CL的内部有效扩散系数(m2/s)；δGDL、δMPL、δCL分别为GDL、MPL、CL的厚度(m)。
进一步的，根据舍伍德数Sh的定义可以得到hCH-GDL＝ShDi/L，于是Da可以为：
其中，Di为气体流道与气体扩散层(Gas Diffusion Layer，GDL)界面之间的传质边界层的扩散系数；L为气体流道的特性尺寸。
同时，通过公式(4)还可以得到催化剂层反应物浓度：
需要说明的是，该达姆科勒数包括阴极达姆科勒数以及阳极达姆科勒数。基于公式1，在I、n、ΔCi以及Rtotal等参数取值不同的情况下可以得到目标燃料电池对应的阴极达姆科勒数Dac以及阳极达姆科勒数Daa。
在一个实施例中，无量纲评估参数包括无量纲过电势。无量纲过电势包括目标燃料电池的阴极过电势以及阳极过电势。阴极过电势包括阴极催化剂层的氧气浓度等于流道中氧气浓度条件下的活化过电势、阴极液态水覆盖活性面积导致的过电势以及阴极传质阻力导致的过电势。阳极过电势包括阳极催化剂层的氢气浓度等于流道中氢气浓度条件下的活化过电势、阳极液态水覆盖活性面积导致的过电势以及阳极传质阻力导致的过电势。
下面将对确定无量纲过电势的过程进行说明。
请参考图3，其示出了本申请实施例提供的一种确定无量纲过电势的流程示意图。根据多个流场参数获取目标流场设计方案所对应的无量纲评估参数，还包括：
步骤301，根据达姆科勒数以及多个流场参数确定目标燃料电池对应的阴极过电势以及目标燃料电池对应的阳极过电势。
其中，可将该达姆科勒数以及多个流场参数中与求解阴极过电势和阳极过电势的相关的各流场参数应用于方案评估模型中用于确定阴极过电势和阳极过电势的多个约束方程中，基于该达姆科勒数、各相关的流场参数以及相关的约束方程可确定目标燃料电池对应的阴极过电势以及目标燃料电池对应的阳极过电势，并进一步根据阳极过电势以及阴极过电势得到该无量纲过电势。
在一个实施例中，请参考图4，其示出了本申请实施例提供的一种确定阴极过电势以及阳极过电势的流程示意图，根据达姆科勒数以及多个流场参数确定目标燃料电池对应的阴极过电势以及目标燃料电池对应的阳极过电势，包括：
步骤401，根据达姆科勒数、多个流场参数、第一关系式以及燃料电池阴极催化剂层反应物浓度表达式确定阴极过电势；其中，第一关系为电池输出电流与阴极传递电流密度之间的关系式。
其中，燃料电池的电化学反应动力学通常用Bulter-Volmer(巴特勒–褔尔默)方程进行描述：
上式中，j为传递电流密度(A/cm3)；a为催化剂层单位体积有效活性面积(m2/m3)；i0,T为参考交换电流密度(A/cm2)；γi为反应物浓度相关系数；αOx与αRd分别为氧化反应的传递系数和还原反应的传递系数，该传递系数均为无量纲数；F为法拉第常数96487(C/mol)；R为通用气体常数8.314(J/mol/K)，T为热力学温度(K)，η为燃料电池的过电势(V)；Ci为反应物摩尔浓度(mol/m3)；Ci，ref为反应物参考浓度(mol/m3)；
对于燃料电池阴极的还原反应，其过电势为负，因此上式括号中的第二项远大于第一项。基于此，可得到简化后的方程，即为阴极Tafel(塔菲尔)方程：
上式中，jc为阴极传递电流密度；为催化剂层氧气浓度；/>为参考氧气浓度；/>为氧气浓度相关系数；αc为阴极传递系数；ηc为阴极过电势。
其中，燃料电池的催化剂层的液态水以及孔隙对反应面积的影响可以用以下经验公式近似确定：
上式中，SCL为催化剂层液态水饱和度；τd为催化剂层曲折度；a0为催化剂层单位体积活性面积(m2/m3)。
根据燃料电池输出电流I与阴极传递电流密度之间的第一关系式I＝-jcδCL，以及阴极催化剂层氧气浓度表达式，得到
上式中，为气体流道的氧气浓度；Rtotal,c为阴极总的传质阻力。
基于达姆科勒数以及上式进行求解可得到目标燃料电池的阴极过电势ηc，其由两部分构成：
公式10可等价为ηc＝ηc,0+Δηc，其中，第一部分ηc,0为阴极催化剂层的氧气浓度等于流道中氧气浓度条件下的活化过电势：
对于第二部分Δηc，其可以进一步分解为两项之和：
上式中，第一项ηc,1为阴极液态水覆盖活性面积导致的过电势：
第二项ηc,2为阴极传质阻力导致的过电势：
由此，可得到目标燃料电池的阴极过电势。
步骤402，根据达姆科勒数、多个流场参数、第二关系式电池以及燃料电池阳极催化剂层反应物浓度表达式确定阳极过电势，其中，第二关系式为输出电流与阳极传递电流密度之间的关系式。
确定目标燃料电池的阳极过电势的过程与确定阴极过电势的过程类似。其中，由于阳极氧化反应过电势为正值，因此，阳极Tafel方程即为：
上式中，ja为阳极传递电流密度；为催化剂层氢气浓度；/>为参考氢气浓度；/>为氢气浓度相关系数；αa为阳极传递系数；ηa为阳极过电势。
根据燃料电池输出电流I与阳极传递电流密度ja之间的第二关系式I＝jaδCL，以及阳极催化层氢气浓度表达式得到：
其中，为气体流道的氢气浓度；Rtotal,a为阳极总的传质阻力。
基于达姆科勒数以及上式进行求解可得到目标燃料电池的阳极过电势ηa，其同样由两部分构成：
公式10可等价为ηa＝ηa,0+Δηa，其中第一部分ηa,0为阳极催化剂层的氢气浓度等于流道中氢气浓度条件下的活化过电势：
对于第二部分Δηa，其可以进一步分解为两项之和：
其中，第一项ηa,1为阳极液态水覆盖活性面积导致的过电势：
第二项ηa,2为阳极传质阻力导致的过电势：
由此，可得到目标燃料电池的阳极过电势。
步骤302，对阴极过电势进行无量纲化处理得到阴极无量纲过电势。
可选的，为了便于对不同结构、材料和运行工况下的电池性能进行横向对比，可利用能斯特电压E0对阴极过电势进行无量纲化，得到阴极无量纲过电势，以便于对流场性能进行评估。利用能斯特电压E0对阴极过电势ηc进行无量纲化处理得到阴极无量纲过电势
步骤303，对阳极过电势进行无量纲化处理得到阳极无量纲过电势。
利用能斯特电压E0对阳极过电势ηa进行无量纲化处理得到阳极无量纲过电势
另外，流场传质阻力对于电池性能的影响，可以进一步用无量纲过电势来描述：
其中，k＝0，1，2，k取值不同对应上述不同类型的过电势。
步骤304，将阴极无量纲过电势和阳极无量纲过电势作为无量纲过电势。
基于此，可得到阴极无量纲过电势和阳极无量纲过电势，相应的，上述无量纲过电势即由该阴极无量纲过电势和阳极无量纲过电势组成。
在一个实施例中，无量纲评估参数包括无量纲输出电压。请参考图5，其示出了本申请实施例提供的一种确定无量纲输出电压的流程示意图。根据多个流场参数获取目标流场设计方案所对应的无量纲评估参数，包括：
步骤501，根据达姆科勒数以及多个流场参数确定目标燃料电池对应的能斯特电压和欧姆过电势。
步骤502，根据能斯特电压、欧姆过电势、阴极过电势以及阳极过电势确定目标燃料电池对应的输出电压。
步骤503，对输出电压进行无量纲化处理，得到无量纲输出电压。
具体的，在确定达姆科勒数后，进一步基于多个流场参数中相应的参数确定目标燃料电池的能斯特电压E0以及欧姆过电势ηohmic。
从而最终可以计算目标燃料电池的输出电压Vcell：
Vcell＝E0+ηa+ηc+ηohmic (24)
为了便于对不同结构、材料和运行工况下的电池性能进行横向对比，利用能斯特电压对以上方程进行无量纲化，得到无量纲输出电压
其中，
由此，即可得到该无量纲输出电压并用于评估目标流场设计方案。
需要说明的是，本申请实施例中以能斯特电压进行无量纲化处理为例，当然，还可以采用其他参数进行无量纲化处理，本申请实施例对此不做具体限定。
由上文的内容可见，本申请实施例中，基于公式1至公式25的各个约束方程可构建得到该方案评估模型，代入目标流场设计方案中的多个流场参数至对应的方程中，可最终获得设定工况下燃料电池阴极与阳极的达姆科勒数、阴极无量纲过电势和阳极无量纲过电势以及无量纲输出电压，以用于对比评价目标流场设计方案所设计的流场以及目标燃料电池是否具有较好的性能。需要说明的是，本申请实施例中还可以确定其他参数作为无量纲评估参数。
本申请实施例中，通过无量纲参数达姆科勒数定义了燃料电池无量纲输出电压和无量纲浓差过电势，用于定量计算和评价双极板流场的性能。通过该燃料电池设计方案评估方法，可以很好的解决质子交换膜燃料电池双极板气体流场设计过程中，流场方案反复迭代带来的计算效率低，以及不同流场之间缺乏对比评价指标的问题。利用无量纲输出电压，可以对设定工况与结构参数下的燃料电池整体进行预测与评价，一定电流工况下无量纲输出电压越高则流场性能越好。利用无量纲过电势，可以对阴/阳极不同气体流场的传质能力进行对比和评价，一定工况下无量纲过电势越小则电池流场性能越好。该方法所需的计算量小，迭代速度快，适用于燃料电池流场设计初期阶段的方案快速筛选和评估。
在一个实施例中，目标燃料电池的流场类型为反应气体流场；其中，反应气体流场包括但不限于平行流场、蛇形流场、泡沫流场、3D流场、交指流场或仿生流场。
其中，本申请实施例提供的燃料电池设计方案评估方法可以应用于预测和评价所有燃料电池结构的传质性能，可选的，设计的流场类型包括但不限于平行流场，蛇形流场，泡沫流场，3D流场，交指流场，仿生流场等。所涉及的流场，仅包括反应气体流场，不包括冷却流场，其中，所针对的燃料电池运行工况主要是稳定运行工况。
在一个实施例中，请参考图6，提供了一种燃料电池流场的无量纲化正向设计方法的逻辑示意图。基于该燃料电池流场的无量纲化正向设计方法以提升燃料电池流场在方案初步设计阶段的迭代效率与流场性能评价的准确性。
具体的，针对特定的应用需求，包括功率、工况等，结合材料工艺，基于无量纲关系确定燃料电池流场的初步设计方案；基于设计方案建立燃料电池三维数值模型，并分析三维数值模型的性能，以评估设计方案的性能优劣，以确定初步满足应用需求的可行的设计方案。之后基于该可行的设计方案进行燃料电池的加工制造、测试与诊断，并判断加工制造后的燃料电池是否可行，若不可行，存在问题或无法满足要求，则重新基于无量纲关系进行方案设计以及进行三维数值模型分析。相比于现有技术中在确定方案后加工制造并迭代更新设计方案，本申请实施例中，基于无量纲关系进行方案设计，可以初步确定较为可行的流场设计方案，有效减少迭代次数，提升确定满足应用需求的流场设计方案的效率以及流场性能评价的准确性。
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的燃料电池设计方案评估方法的燃料电池设计方案评估装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个燃料电池设计方案评估装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于燃料电池设计方案评估方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，如图7所示，提供了一种燃料电池设计方案评估装置，燃料电池设计方案评估装置700包括：获取模块701、评估模块702和确定模块703，其中：
获取模块701，用于获取目标流场设计方案，该目标流场设计方案包括基于目标燃料电池的应用需求所确定的多个流场参数；
评估模块702，用于根据该多个流场参数获取该目标流场设计方案所对应的无量纲评估参数，该无量纲评估参数包括达姆科勒数、无量纲过电势和无量纲输出电压中的至少一种；
确定模块703，用于根据该无量纲评估参数确定该目标流场设计方案的评估结果。
在一个实施例中，该无量纲评估参数包括该达姆科勒数，该评估模块702，具体用于：
根据该多个流场参数确定该目标燃料电池对应的化学反应速率以及组分扩散速率；根据该化学反应速率以及该组分扩散速率确定该达姆科勒数。
在一个实施例中，该无量纲评估参数包括该无量纲过电势，该评估模块702，还具体用于：
根据该达姆科勒数以及该多个流场参数确定该目标燃料电池对应的阴极过电势以及该目标燃料电池对应的阳极过电势；对该阴极过电势进行无量纲化处理得到阴极无量纲过电势；对该阳极过电势进行无量纲化处理得到阳极无量纲过电势；将该阴极无量纲过电势和该阳极无量纲过电势作为该无量纲过电势。
在一个实施例中，该评估模块702，具体用于：
根据该达姆科勒数、该多个流场参数、第一关系式以及燃料电池阴极催化剂层反应物浓度表达式确定该阴极过电势；其中，该第一关系为电池输出电流与阴极传递电流密度之间的关系式；根据该达姆科勒数、该多个流场参数、第二关系式电池以及燃料电池阳极催化剂层反应物浓度表达式确定该阳极过电势，其中，该第二关系式为输出电流与阳极传递电流密度之间的关系式。
在一个实施例中，该阴极过电势包括阴极催化剂层的氧气浓度等于流道中氧气浓度条件下的活化过电势、阴极液态水覆盖活性面积导致的过电势以及阴极传质阻力导致的过电势；该阳极过电势包括阳极催化剂层的氢气浓度等于流道中氢气浓度条件下的活化过电势、阳极液态水覆盖活性面积导致的过电势以及阳极传质阻力导致的过电势。
在一个实施例中，该无量纲评估参数包括该无量纲输出电压，该评估模块702，具体用于：
根据该达姆科勒数以及该多个流场参数确定该目标燃料电池对应的能斯特电压和欧姆过电势；根据该能斯特电压、该欧姆过电势、该阴极过电势以及该阳极过电势确定该目标燃料电池对应的输出电压；对该输出电压进行无量纲化处理，得到该无量纲输出电压。
在一个实施例中，该目标燃料电池的流场类型为反应气体流场；其中，该反应气体流场包括但不限于平行流场、蛇形流场、泡沫流场、3D流场、交指流场或仿生流场。
上述燃料电池设计方案评估装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图8所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储燃料电池设计方案评估数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种燃料电池设计方案评估方法。
本领域技术人员可以理解，图8中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
获取目标流场设计方案，目标流场设计方案包括基于目标燃料电池的应用需求所确定的多个流场参数；根据多个流场参数获取目标流场设计方案所对应的无量纲评估参数，无量纲评估参数包括达姆科勒数、无量纲过电势和无量纲输出电压中的至少一种；根据无量纲评估参数确定目标流场设计方案的评估结果。
在一个实施例中，无量纲评估参数包括达姆科勒数，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
根据多个流场参数确定目标燃料电池对应的化学反应速率以及组分扩散速率；根据化学反应速率以及组分扩散速率确定达姆科勒数。
在一个实施例中，无量纲评估参数包括无量纲过电势，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
根据达姆科勒数以及多个流场参数确定目标燃料电池对应的阴极过电势以及目标燃料电池对应的阳极过电势；对阴极过电势进行无量纲化处理得到阴极无量纲过电势；对阳极过电势进行无量纲化处理得到阳极无量纲过电势；将阴极无量纲过电势和阳极无量纲过电势作为无量纲过电势。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
根据达姆科勒数、多个流场参数、第一关系式以及燃料电池阴极催化剂层反应物浓度表达式确定阴极过电势；其中，第一关系为电池输出电流与阴极传递电流密度之间的关系式；根据达姆科勒数、多个流场参数、第二关系式电池以及燃料电池阳极催化剂层反应物浓度表达式确定阳极过电势，其中，第二关系式为输出电流与阳极传递电流密度之间的关系式。
在一个实施例中，阴极过电势包括阴极催化剂层的氧气浓度等于流道中氧气浓度条件下的活化过电势、阴极液态水覆盖活性面积导致的过电势以及阴极传质阻力导致的过电势；阳极过电势包括阳极催化剂层的氢气浓度等于流道中氢气浓度条件下的活化过电势、阳极液态水覆盖活性面积导致的过电势以及阳极传质阻力导致的过电势。
在一个实施例中，无量纲评估参数包括无量纲输出电压，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
根据达姆科勒数以及多个流场参数确定目标燃料电池对应的能斯特电压和欧姆过电势；根据能斯特电压、欧姆过电势、阴极过电势以及阳极过电势确定目标燃料电池对应的输出电压；对输出电压进行无量纲化处理，得到无量纲输出电压。
在一个实施例中，目标燃料电池的流场类型为反应气体流场；其中，反应气体流场包括但不限于平行流场、蛇形流场、泡沫流场、3D流场、交指流场或仿生流场。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取目标流场设计方案，目标流场设计方案包括基于目标燃料电池的应用需求所确定的多个流场参数；根据多个流场参数获取目标流场设计方案所对应的无量纲评估参数，无量纲评估参数包括达姆科勒数、无量纲过电势和无量纲输出电压中的至少一种；根据无量纲评估参数确定目标流场设计方案的评估结果。
在一个实施例中，无量纲评估参数包括达姆科勒数，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据多个流场参数确定目标燃料电池对应的化学反应速率以及组分扩散速率；根据化学反应速率以及组分扩散速率确定达姆科勒数。
在一个实施例中，无量纲评估参数包括无量纲过电势，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据达姆科勒数以及多个流场参数确定目标燃料电池对应的阴极过电势以及目标燃料电池对应的阳极过电势；对阴极过电势进行无量纲化处理得到阴极无量纲过电势；对阳极过电势进行无量纲化处理得到阳极无量纲过电势；将阴极无量纲过电势和阳极无量纲过电势作为无量纲过电势。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据达姆科勒数、多个流场参数、第一关系式以及燃料电池阴极催化剂层反应物浓度表达式确定阴极过电势；其中，第一关系为电池输出电流与阴极传递电流密度之间的关系式；根据达姆科勒数、多个流场参数、第二关系式电池以及燃料电池阳极催化剂层反应物浓度表达式确定阳极过电势，其中，第二关系式为输出电流与阳极传递电流密度之间的关系式。
在一个实施例中，阴极过电势包括阴极催化剂层的氧气浓度等于流道中氧气浓度条件下的活化过电势、阴极液态水覆盖活性面积导致的过电势以及阴极传质阻力导致的过电势；阳极过电势包括阳极催化剂层的氢气浓度等于流道中氢气浓度条件下的活化过电势、阳极液态水覆盖活性面积导致的过电势以及阳极传质阻力导致的过电势。
在一个实施例中，无量纲评估参数包括无量纲输出电压，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据达姆科勒数以及多个流场参数确定目标燃料电池对应的能斯特电压和欧姆过电势；根据能斯特电压、欧姆过电势、阴极过电势以及阳极过电势确定目标燃料电池对应的输出电压；对输出电压进行无量纲化处理，得到无量纲输出电压。
在一个实施例中，目标燃料电池的流场类型为反应气体流场；其中，反应气体流场包括但不限于平行流场、蛇形流场、泡沫流场、3D流场、交指流场或仿生流场。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取目标流场设计方案，目标流场设计方案包括基于目标燃料电池的应用需求所确定的多个流场参数；根据多个流场参数获取目标流场设计方案所对应的无量纲评估参数，无量纲评估参数包括达姆科勒数、无量纲过电势和无量纲输出电压中的至少一种；根据无量纲评估参数确定目标流场设计方案的评估结果。
在一个实施例中，无量纲评估参数包括达姆科勒数，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据多个流场参数确定目标燃料电池对应的化学反应速率以及组分扩散速率；根据化学反应速率以及组分扩散速率确定达姆科勒数。
在一个实施例中，无量纲评估参数包括无量纲过电势，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据达姆科勒数以及多个流场参数确定目标燃料电池对应的阴极过电势以及目标燃料电池对应的阳极过电势；对阴极过电势进行无量纲化处理得到阴极无量纲过电势；对阳极过电势进行无量纲化处理得到阳极无量纲过电势；将阴极无量纲过电势和阳极无量纲过电势作为无量纲过电势。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据达姆科勒数、多个流场参数、第一关系式以及燃料电池阴极催化剂层反应物浓度表达式确定阴极过电势；其中，第一关系为电池输出电流与阴极传递电流密度之间的关系式；根据达姆科勒数、多个流场参数、第二关系式电池以及燃料电池阳极催化剂层反应物浓度表达式确定阳极过电势，其中，第二关系式为输出电流与阳极传递电流密度之间的关系式。
在一个实施例中，阴极过电势包括阴极催化剂层的氧气浓度等于流道中氧气浓度条件下的活化过电势、阴极液态水覆盖活性面积导致的过电势以及阴极传质阻力导致的过电势；阳极过电势包括阳极催化剂层的氢气浓度等于流道中氢气浓度条件下的活化过电势、阳极液态水覆盖活性面积导致的过电势以及阳极传质阻力导致的过电势。
在一个实施例中，无量纲评估参数包括无量纲输出电压，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据达姆科勒数以及多个流场参数确定目标燃料电池对应的能斯特电压和欧姆过电势；根据能斯特电压、欧姆过电势、阴极过电势以及阳极过电势确定目标燃料电池对应的输出电压；对输出电压进行无量纲化处理，得到无量纲输出电压。
在一个实施例中，目标燃料电池的流场类型为反应气体流场；其中，反应气体流场包括但不限于平行流场、蛇形流场、泡沫流场、3D流场、交指流场或仿生流场。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种燃料电池设计方案评估方法，其特征在于，所述方法包括：
获取目标流场设计方案，所述目标流场设计方案包括基于目标燃料电池的应用需求所确定的多个流场参数；
根据所述多个流场参数获取所述目标流场设计方案所对应的无量纲评估参数，所述无量纲评估参数包括达姆科勒数、无量纲过电势和无量纲输出电压中的至少一种，所述达姆科勒数用于表征化学反应速率与分子扩散速率之比，所述无量纲过电势包括阴极无量纲过电势和阳极无量纲过电势，所述阴极无量纲过电势是利用能斯特电压对阴极过电势进行无量纲化处理得到的，所述阳极无量纲过电势是利用能斯特电压对阳极过电势进行无量纲化处理得到的，所述无量纲输出电压是利用能斯特电压对所述目标燃料电池的输出电压进行无量纲化处理得到的；
根据所述无量纲评估参数确定所述目标流场设计方案的评估结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无量纲评估参数包括所述达姆科勒数，所述根据所述多个流场参数获取所述目标流场设计方案所对应的无量纲评估参数，包括：
根据所述多个流场参数确定所述目标燃料电池对应的化学反应速率以及分子扩散速率；
根据所述化学反应速率以及所述分子扩散速率确定所述达姆科勒数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述无量纲评估参数包括所述无量纲过电势，所述根据所述多个流场参数获取所述目标流场设计方案所对应的无量纲评估参数，还包括：
根据所述达姆科勒数以及所述多个流场参数确定所述目标燃料电池对应的阴极过电势以及所述目标燃料电池对应的阳极过电势；
对所述阴极过电势进行无量纲化处理得到所述阴极无量纲过电势；
对所述阳极过电势进行无量纲化处理得到所述阳极无量纲过电势；
将所述阴极无量纲过电势和所述阳极无量纲过电势作为所述无量纲过电势。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述达姆科勒数以及所述多个流场参数确定所述目标燃料电池对应的阴极过电势以及所述目标燃料电池对应的阳极过电势，包括：
根据所述达姆科勒数、所述多个流场参数、第一关系式以及燃料电池阴极催化剂层反应物浓度表达式确定所述阴极过电势；其中，所述第一关系为电池输出电流与阴极传递电流密度之间的关系式；
根据所述达姆科勒数、所述多个流场参数、第二关系式电池以及燃料电池阳极催化剂层反应物浓度表达式确定所述阳极过电势，其中，所述第二关系式为输出电流与阳极传递电流密度之间的关系式。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述阴极过电势包括阴极催化剂层的氧气浓度等于流道中氧气浓度条件下的活化过电势、阴极液态水覆盖活性面积导致的过电势以及阴极传质阻力导致的过电势；
所述阳极过电势包括阳极催化剂层的氢气浓度等于流道中氢气浓度条件下的活化过电势、阳极液态水覆盖活性面积导致的过电势以及阳极传质阻力导致的过电势。
6.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述无量纲评估参数包括所述无量纲输出电压，所述根据所述多个流场参数获取所述目标流场设计方案所对应的无量纲评估参数，包括：
根据所述达姆科勒数以及所述多个流场参数确定所述目标燃料电池对应的能斯特电压和欧姆过电势；
根据所述能斯特电压、所述欧姆过电势、所述阴极过电势以及所述阳极过电势确定所述目标燃料电池对应的输出电压；
对所述输出电压进行无量纲化处理，得到所述无量纲输出电压。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标燃料电池的流场类型为反应气体流场；
其中，所述反应气体流场包括平行流场、蛇形流场、泡沫流场、3D流场、交指流场和仿生流场。
8.一种燃料电池设计方案评估装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取目标流场设计方案，所述目标流场设计方案包括基于目标燃料电池的应用需求所确定的多个流场参数；
评估模块，用于根据所述多个流场参数获取所述目标流场设计方案所对应的无量纲评估参数，所述无量纲评估参数包括达姆科勒数、无量纲过电势和无量纲输出电压中的至少一种，所述达姆科勒数用于表征化学反应速率与分子扩散速率之比，所述无量纲过电势包括阴极无量纲过电势和阳极无量纲过电势，所述阴极无量纲过电势是利用能斯特电压对阴极过电势进行无量纲化处理得到的，所述阳极无量纲过电势是利用能斯特电压对阳极过电势进行无量纲化处理得到的，所述无量纲输出电压是利用能斯特电压对所述目标燃料电池的输出电压进行无量纲化处理得到的；
确定模块，用于根据所述无量纲评估参数确定所述目标流场设计方案的评估结果。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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