燃料电池作为一种清洁能源，具有广泛的应用前景。然而，传统的燃料电池开发过程中，由于流场结构的复杂性，往往需要大量的实验和试错，导致研发成本高、周期长。此次研究，正是为了解决这一难题。
研究团队采用商业级PEMFC（活性面积332平方厘米）进行了一系列实验和测试，包括极化曲线研究、七种不同电流密度下的五个敏感性参数以及空间分布探究。此外，他们还利用高分辨率印刷电路板（408个0.8平方厘米的段落）来探索电流密度分布。
在此基础上，研究团队自主研发了PEMFC数值模型，并通过实验数据严格验证了其准确性。通过这一高效数值模型，研究人员获得了PEMFC内部的数字多物理场信息，从而快速、准确地找出结构缺陷。
随后，针对这些缺陷进行了结构优化，使得氧气浓度在通道中的最大偏差从26.33%降至3.78%，显著提升了燃料电池的性能。这种数字辅助设计方法对于流场结构的前瞻性设计具有重要意义，有望大幅降低燃料电池的开发成本和周期。
作者：
Kui Jiao教授是天津大学的讲席教授和博士生导师，专注于燃料电池和储能技术的研究。
Feiqiang Li博士是北京亿华通公司的副总经理，专注于氢燃料电池技术的研究和开发。他在燃料电池系统领域取得了多项成就，包括高功率密度重卡用燃料电池系统集成和低温冷启动技术。还主持和参与了多个国家级科技项目，获得了多项发明专利和科技奖项。亿华通公司成立于2012年，是一家致力于氢燃料电池研发和产业化的高新技术企业，其产品主要应用于商用车辆。
Fei Gao 是法国贝桑松技术大学（University of Technology of Belfort-Montbéliard，简称UTBM）能源部门的研究人员。他在FEMTO-ST研究所的SHARPAC团队工作，主要研究方向包括电力电子和能源系统。
文献：
Digitally-assisted structure design of a large-size proton exchange membrane fuel cell W. Huo, L. Fan, Y. Xu, M. Benbouzid, W. Xu, F. Gao, W. Li, N. Shan, B. Xie, H. Huang, B. Liu, Y. Amirat, C. Fang, X. Li, Q. Gan, F. Li and K. Jiao, Energy Environ. Sci., 2024, Advance Article , DOI: 10.1039/D4EE04713C
