封装力的确定方法、确定装置与计算机可读存储介质与流程
1.本技术涉及质子交换膜燃料电池技术领域，具体而言，涉及一种封装力的确定方法、确定装置、计算机可读存储介质与处理器。
背景技术：
2.环境污染和能源危机迫使各国政府和科研机构对燃料电池等清洁高效能源的研发投入越来越大。为满足实际需求，将多级单层燃料电池封装形成电堆进行使用。由于每级单电池均包含多个组件，封装力的作用使组件之间产生接触压力，接触压力的存在会影响组件的性能。
3.因此，亟需一种在保证燃料电池的性能的基础上，能够较为准确地确定最优封装力的方法。
4.在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。
技术实现要素：
5.本技术的主要目的在于提供一种封装力的确定方法、确定装置、计算机可读存储介质与处理器，以解决现有技术中难以较为准确地确定燃料电池的最优封装力的问题。
6.根据本发明实施例的一个方面，提供了一种封装力的确定方法，包括：模拟步骤，采用预定封装力，对目标有限元模型进行数值模拟，至少得到气体扩散层和双极板之间的gdl应变和接触应力，其中，所述目标有限元模型是至少根据燃料电池的电堆力学模型得到的，所述电堆力学模型中至少包括所述气体扩散层和所述双极板；确定步骤，基于所述gdl应变，确定所述预定封装力对应的孔隙率，并基于所述接触应力，确定所述预定封装力对应的接触电阻率，且基于所述孔隙率和所述接触电阻率，确定对应的所述燃料电池的性能参数；重复步骤，在所述性能参数不满足预设条件的情况下，依次重复所述模拟步骤和所述确定步骤至少一次，直到所述燃料电池的所述性能参数满足所述预设条件，得到最优的所述预定封装力，每一次重复时，所述预定封装力不相同，所述预设条件为所述性能参数大于或者等于极化曲线中的目标值。
7.可选地，基于所述gdl应变，确定所述预定封装力对应的孔隙率，包括：采用计算得到所述孔隙率，其中，为所述孔隙率，ε
gdl
为所述气体扩散层的初始孔隙率，εv为所述gdl应变。
8.可选地，基于所述接触应力，确定所述预定封装力对应的接触电阻率，包括：采用计算所述接触电阻率，r
con
为所述接触电阻率，p
con
为所述接触应力。
9.可选地，至少根据燃料电池的电堆力学模型得到所述目标有限元模型的过程包
括：建立所述电堆力学模型，所述电堆力学模型还包括钢带、端板、集流板、密封胶圈以及质子交换膜；基于有限元软件和所述电堆力学模型，得到预定有限元模型；对所述预定有限元模型进行预定处理，得到所述目标有限元模型，所述预定处理包括网格划分、材料物性参数设置、边界条件设置和相互接触关系设置。
10.可选地，所述相互接触关系设置依次为：所述钢带、所述端板、所述集流板、所述密封胶圈、所述双极板、所述气体扩散层以及所述质子交换膜。
11.可选地，所述网格划分为：所述钢带、所述端板、所述集流板以及所述密封胶圈的网格大小为第一预定值，所述双极板的网格大小按照预定方向从所述第一预定值减小至第二预定值，所述气体扩散层和所述质子交换膜的网格大小为所述第二预定值，其中，所述预定方向为由所述预定有限元模型的表面至内部的方向，所述第一预定值大于所述第二预定值。
12.可选地，所述材料物性参数设置为：所述端板为脆性材料，所述双极板为正交异性材料，所述钢带和所述集流板为弹塑性材料，所述密封胶圈为超弹性材料，所述质子交换膜和所述气体扩散层为非线性弹性材料；所述边界条件设置为：所述钢带、所述端板、所述集流板、所述密封胶圈、所述双极板、所述气体扩散层以及所述质子交换膜均为节点耦合。
13.根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种封装力的确定装置，包括：模拟单元，用于模拟步骤，采用预定封装力，对目标有限元模型进行数值模拟，至少得到气体扩散层和双极板之间的gdl应变和接触应力，其中，所述目标有限元模型是至少根据燃料电池的电堆力学模型得到的，所述电堆力学模型中至少包括所述气体扩散层和所述双极板；确定单元，用于确定步骤，基于所述gdl应变，确定所述预定封装力对应的孔隙率，并基于所述接触应力，确定所述预定封装力对应的接触电阻率，且基于所述孔隙率和所述接触电阻率，确定对应的所述燃料电池的性能参数；重复单元，用于重复步骤，在所述性能参数不满足预设条件的情况下，依次重复所述模拟步骤和所述确定步骤至少一次，直到所述燃料电池的所述性能参数满足所述预设条件，得到最优的所述预定封装力，每一次重复时，所述预定封装力不相同，所述预设条件为所述性能参数大于或者等于极化曲线中的目标值。
14.根据本发明实施例的又一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行任意一种所述的封装力的确定方法。
15.根据本发明实施例的再一方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行任意一种所述的封装力的确定方法。
16.在本发明实施例中，所述的封装力的确定方法中，首先，采用预定封装力，对至少根据燃料电池的电堆力学模型得到的目标有限元模型进行数值模拟，得到气体扩散层和双极板之间的gdl应变和接触应力；然后，基于所述gdl应变，确定所述预定封装力对应的孔隙率，并基于所述接触应力，确定所述预定封装力对应的接触电阻率，且基于所述孔隙率和所述接触电阻率，确定对应的所述燃料电池的性能参数；最后，在所述性能参数不满足预设条件的情况下，依次重复模拟步骤和确定步骤至少一次，直到燃料电池的性能参数满足极化曲线中的目标值，得到最优的预定封装力。在该确定方法中，通过采用预定封装力对目标有限元模型进行数值模拟，以得到气体扩散层与双极板之间的gdl应变和接触应力，再基于gdl应变，确定预定封装力对应的孔隙率，并基于接触应力，确定预定封装力对应的接触电阻率，最后在性能参数未满足预定条件的情况下，通过调整预定封装力再次对目标有限元
模型进行数值模拟，直到得到最优的预定封装力。即本方案实现了通过孔隙率和接触电阻率对燃料电池性能的影响，反向调整预定封装力，直到得到最优的预定封装力。本技术通过平衡孔隙率和接触电阻率对燃料电池的性能参数的影响，来得到最优的预定封装力，这样在保证燃料电池的性能的基础上，还能够较为准确地和简单地得到最优的预定封装力，从而解决了现有技术中难以较为准确地确定燃料电池的最优封装力的问题。
附图说明
17.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
18.图1示出了根据本技术的一种实施例的封装力的确定方法的流程图；
19.图2示出了根据本技术的一种实施例的确定目标有限元模型的流程图；
20.图3示出了根据本技术的一种实施例的电堆力学模型的结构示意图；
21.图4示出了根据本技术的一种实施例的目标有限元模型对应的截面示意图；
22.图5示出了根据本技术的一种实施例的封装力的确定装置的结构示意图；
23.图6示出了根据本技术的一种具体实施例的封装力的确定方法的流程图。
24.其中，上述附图包括以下附图标记：
25.10、模拟单元；20、确定单元；30、重复单元；100、钢带；101、端板；102、集流板；104、双极板-阴极；105、密封胶圈；106、质子交换膜；107、双极板-阳极；108、双极板；109、气体扩散层。
具体实施方式
26.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
27.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
28.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
29.为了便于描述，以下对本技术实施例涉及的部分名词或术语进行说明：
30.孔隙率：指块状材料中孔隙体积与该块状材料在自然状态下总体积的百分比；
31.接触电阻：两导体之间相互接触处的电阻；
32.塑性变形：工程材料及构件受载超过弹性变形范围后将发生永久变形，即卸除载荷后将出现不可恢复的变形，或称残余变形。
33.正如背景技术中所说的，现有技术中难以较为准确地确定燃料电池的最优封装力，为了解决上述问题，本技术的一种典型的实施方式中，提供了一种封装力的确定方法、确定装置、计算机可读存储介质与处理器。
34.根据本技术的实施例，提供了一种封装力的确定方法。
35.图1是根据本技术实施例的封装力的确定方法的流程图。如图1所示，该确定方法包括以下步骤：
36.步骤s101，模拟步骤，采用预定封装力，对目标有限元模型进行数值模拟，至少得到气体扩散层和双极板之间的gdl应变和接触应力，其中，上述目标有限元模型是至少根据燃料电池的电堆力学模型得到的，上述电堆力学模型中至少包括上述气体扩散层和上述双极板；
37.步骤s102，确定步骤，基于上述gdl应变，确定上述预定封装力对应的孔隙率，并基于上述接触应力，确定上述预定封装力对应的接触电阻率，且基于上述孔隙率和上述接触电阻率，确定对应的上述燃料电池的性能参数；
38.步骤s103，重复步骤，在上述性能参数不满足预设条件的情况下，依次重复上述模拟步骤和上述确定步骤至少一次，直到上述燃料电池的上述性能参数满足上述预设条件，得到最优的上述预定封装力，每一次重复时，上述预定封装力不相同，上述预设条件为上述性能参数大于或者等于极化曲线中的目标值。
39.上述的封装力的确定方法中，首先，采用预定封装力，对至少根据燃料电池的电堆力学模型得到的目标有限元模型进行数值模拟，得到气体扩散层和双极板之间的gdl应变和接触应力；然后，基于上述gdl应变，确定上述预定封装力对应的孔隙率，并基于上述接触应力，确定上述预定封装力对应的接触电阻率，且基于上述孔隙率和上述接触电阻率，确定对应的上述燃料电池的性能参数；最后，在上述性能参数不满足预设条件的情况下，依次重复上述的模拟步骤和确定步骤至少一次，直到上述燃料电池的性能参数满足极化曲线中的目标值，得到最优的预定封装力。在该确定方法中，通过采用预定封装力对目标有限元模型进行数值模拟，以得到气体扩散层与双极板之间的gdl应变和接触应力，再基于gdl应变，确定预定封装力对应的孔隙率，并基于接触应力，确定预定封装力对应的接触电阻率，最后在性能参数未满足预定条件的情况下，通过调整预定封装力再次对目标有限元模型进行数值模拟，直到得到最优的预定封装力。即本方案实现了通过孔隙率和接触电阻率对燃料电池性能的影响，反向调整预定封装力，直到得到最优的预定封装力。本技术通过平衡孔隙率和接触电阻率对燃料电池的性能参数的影响，来得到最优的预定封装力，这样在保证燃料电池的性能的基础上，还能够较为准确地和简单地得到最优的预定封装力，从而解决了现有技术中难以较为准确地确定燃料电池的最优封装力的问题。
40.具体地，上述的实施例中，在性能参数满足预设条件的情况下，可以直接将该预定封装力确定为最优的预定封装力。另外，上述的极化曲线为现有技术中燃料电池的极化曲线。上述目标值的大小可以根据燃料电池的实际使用情况进行调整，本技术中并不对上述目标值的大小进行限制。具体地，通过孔隙率和接触电阻率，确定对应的燃料电池的性能参数的方法可以为现有技术中任何可行的方法。
41.具体地，上述的电堆力学模型为燃料电池的电堆的力学模型。
42.在实际的应用过程中，当预定封装力较大时，接触电阻率变小，这样使得燃料电池
的电堆的热量变低，从而有更多的能量转化为电流，使得电堆的性能得到提升，但此时孔隙率变小，也会影响气体的传输，反而降低电堆的性能；当预定封装力较小时，孔隙率增大，气体的传输较为顺利，反应产生较大的能量，从而使得电堆性能提升，但此时接触电阻率增大，较为的能量转化为热量并被损失了，反而使得电堆的性能下降。因此，通过孔隙率和接触电阻率，确定燃料电池的电堆的性能参数，在性能参数未满足预设条件的情况下，再次采用调整后的预定封装力，对目标有限元模型进行数值模型，直到得到最优的预定封装力。
43.需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
44.为了进一步地较为简单得到预定封装力对应的孔隙率，本技术的一种实施例中，基于上述gdl应变，确定上述预定封装力对应的孔隙率，包括：采用计算得到上述孔隙率，其中，为上述孔隙率，ε
gdl
为上述气体扩散层的初始孔隙率，εv为上述gdl应变。
45.在实际的应用过程中，在气体扩散层为碳纸的情况下，由于碳纸的可压缩性较强，其的泊松比仅为0.01，因此可认为气体扩散层在受压时，基本上不产生横向变形，故气体扩散层的gdl应变可认为是压缩方向(即z轴方向)上的线应变，则有其中，εz为z轴方向上气体扩散层的体积应变，h为压缩后的气体扩散层的高度，h0为初始的气体扩散层的高度。
46.本技术的又一种实施例中，基于上述接触应力，确定上述预定封装力对应的接触电阻率，包括：采用计算上述接触电阻率，r
con
为上述接触电阻率，p
con
为上述接触应力，这样保证了能够较为简单地得到接触电阻率，以及保证计算接触电阻率的计算量较小。
47.为了较为简单地得到目标有限元模型，以及后续能够通过对目标有限元模式进行数值模拟，进一步地较为准确地得到最优的预定封装力，如图2所示，本技术的另一种实施例中，至少根据燃料电池的电堆力学模型得到上述目标有限元模型的过程包括：建立上述电堆力学模型，上述电堆力学模型还包括钢带、端板、集流板、密封胶圈以及质子交换膜；基于有限元软件和上述电堆力学模型，得到预定有限元模型；对上述预定有限元模型进行预定处理，得到上述目标有限元模型，上述预定处理包括网格划分、材料物性参数设置、边界条件设置和相互接触关系设置。
48.本技术的一种具体的实施例中，在得到目标有限元模型之后，还可以在双极板的底部建立约束，再采用预定封装力，对目标有限元模型进行数值模拟。
49.本技术的再一种实施例中，如图3所示，上述相互接触关系设置依次为：上述钢带100、上述端板101、上述集流板102、上述密封胶圈105、上述双极板108、上述气体扩散层(图3中未示出)以及上述质子交换膜(图3中未示出)。
50.具体地，如图3所示，双极板108包括双极板-阴极104以及双极板-阳极107。另外，
为了提高计算效率，图3所示的燃料电池的电堆力学模型(即燃料电池的三维模型)为燃料电池的四分之一模型。
51.为了进一步地提高燃料电池的效率和输出功率，本技术的一种实施例中，上述网格划分为：上述钢带、上述端板、上述集流板以及上述密封胶圈的网格大小为第一预定值，上述双极板的网格大小按照预定方向从上述第一预定值减小至第二预定值，上述气体扩散层和上述质子交换膜的网格大小为上述第二预定值，其中，上述预定方向为由上述预定有限元模型的表面至内部的方向，上述第一预定值大于上述第二预定值。
52.具体地，上述第一预定值可以为3mm，上述第二预定值可以为1mm。
53.为了更为准确的描述气体扩散层和质子交换膜实际的接触应力的情况，本技术的一种具体的实施例中，在预定有限元模型进行网格划分后，得到的所有网格均为六面体3d网格。
54.本技术的又一种实施例中，上述材料物性参数设置为：上述端板为脆性材料，上述双极板为正交异性材料，上述钢带和上述集流板为弹塑性材料，上述密封胶圈为超弹性材料，上述质子交换膜和上述气体扩散层为非线性弹性材料；上述边界条件设置为：上述钢带、上述端板、上述集流板、上述密封胶圈、上述双极板、上述气体扩散层以及上述质子交换膜均为节点耦合。在该实施例中，根据实际测量结果为预定有限元模型的各层赋予对应的材料物性参数，以及将各层之间均设置为节点耦合，这样保证了后续可以较为准确地得到各层之间的接触应力，进一步地保证了后续采用预定封装力，对目标有限元模型进行数值模拟，得到的最优的预定封装力较为准确。
55.本技术的一种具体的实施例中，如图4所示，为本技术中目标有限元模型对应的截面示意图。其中，图4中示出了双极板-阴极104、双极板-阳极107、气体扩散层109、密封胶圈105以及质子交换膜106。在实际的应用过程中，还可以根据目标有限元模型对应的截面示意图，施加对应的预定封装力，以得到气体氧化层的接触应力。
56.本技术实施例还提供了一种封装力的确定装置，需要说明的是，本技术实施例的封装力的确定装置可以用于执行本技术实施例所提供的用于封装力的确定方法。以下对本技术实施例提供的封装力的确定装置进行介绍。
57.图5是根据本技术实施例的封装力的确定装置的示意图。如图5所示，该确定装置包括：
58.模拟单元10，用于模拟步骤，采用预定封装力，对目标有限元模型进行数值模拟，至少得到气体扩散层和双极板之间的gdl应变和接触应力，其中，上述目标有限元模型是至少根据燃料电池的电堆力学模型得到的，上述电堆力学模型中至少包括上述气体扩散层和上述双极板；
59.确定单元20，用于确定步骤，基于上述gdl应变，确定上述预定封装力对应的孔隙率，并基于上述接触应力，确定上述预定封装力对应的接触电阻率，且基于上述孔隙率和上述接触电阻率，确定对应的上述燃料电池的性能参数；
60.重复单元30，用于重复步骤，在上述性能参数不满足预设条件的情况下，依次重复上述模拟步骤和上述确定步骤至少一次，直到上述燃料电池的上述性能参数满足上述预设条件，得到最优的上述预定封装力，每一次重复时，上述预定封装力不相同，上述预设条件为上述性能参数大于或者等于极化曲线中的目标值。
61.上述的封装力的确定装置中，模拟单元用于采用预定封装力，对至少根据燃料电池的电堆力学模型得到的目标有限元模型进行数值模拟，得到气体扩散层和双极板之间的gdl应变和接触应力；确定单元用于基于上述gdl应变，确定上述预定封装力对应的孔隙率，并基于上述接触应力，确定上述预定封装力对应的接触电阻率，且基于上述孔隙率和上述接触电阻率，确定对应的上述燃料电池的性能参数；重复单元用于在上述性能参数不满足预设条件的情况下，依次重复上述的模拟步骤和确定步骤至少一次，直到上述燃料电池的性能参数满足极化曲线中的目标值，得到最优的预定封装力。在该确定装置中，通过采用预定封装力对目标有限元模型进行数值模拟，以得到气体扩散层与双极板之间的gdl应变和接触应力，再基于gdl应变，确定预定封装力对应的孔隙率，并基于接触应力，确定预定封装力对应的接触电阻率；最后在性能参数未满足预定条件的情况下，通过调整预定封装力再次对目标有限元模型进行数值模拟，直到得到最优的预定封装力。即本方案实现了通过孔隙率和接触电阻率对燃料电池性能的影响，反向调整预定封装力，直到得到最优的预定封装力。本技术通过平衡孔隙率和接触电阻率对燃料电池的性能参数的影响，来得到最优的预定封装力，这样在保证燃料电池的性能的基础上，还能够较为准确地和简单地得到最优的预定封装力，从而解决了现有技术中难以较为准确地确定燃料电池的最优封装力的问题。
62.具体地，上述的实施例中，在性能参数满足预设条件的情况下，可以直接将该预定封装力确定为最优的预定封装力。另外，上述的极化曲线为现有技术中燃料电池的极化曲线。上述目标值的大小可以根据燃料电池的实际使用情况进行调整，本技术中并不对上述目标值的大小进行限制。具体地，通过孔隙率和接触电阻率，确定对应的燃料电池的性能参数的方法可以为现有技术中任何可行的方法。
63.具体地，上述的电堆力学模型为燃料电池的电堆的力学模型。
64.在实际的应用过程中，当预定封装力较大时，接触电阻率变小，这样使得燃料电池的电堆的热量变低，从而有更多的能量转化为电流，使得电堆的性能得到提升，但此时孔隙率变小，也会影响气体的传输，反而降低电堆的性能；当预定封装力较小时，孔隙率增大，气体的传输较为顺利，反应产生较大的能量，从而使得电堆性能提升，但此时接触电阻率增大，较为的能量转化为热量并被损失了，反而使得电堆的性能下降。因此，通过孔隙率和接触电阻率，确定燃料电池的电堆的性能参数，在性能参数未满足预设条件的情况下，再次采用调整后的预定封装力，对目标有限元模型进行数值模型，直到得到最优的预定封装力。
65.为了进一步地较为简单得到预定封装力对应的孔隙率，本技术的一种实施例中，上述确定单元包括第一计算模块，用于采用计算得到上述孔隙率，其中，为上述孔隙率，ε
gdl
为上述气体扩散层的初始孔隙率，εv为上述gdl应变。
66.在实际的应用过程中，在气体扩散层为碳纸的情况下，由于碳纸的可压缩性较强，其的泊松比仅为0.01，因此可认为气体扩散层在受压时，基本上不产生横向变形，故气体扩散层的gdl应变可认为是压缩方向(即z轴方向)上的线应变，则有其中，εz为z轴方向上气体扩散层的体积应变，h为压缩后的气体扩散层的高度，h0为初始的气体扩散
层的高度。
67.本技术的又一种实施例中，上述确定单元还包括第二计算模块，用于采用计算上述接触电阻率，r
con
为上述接触电阻率，p
con
为上述接触应力，这样保证了能够较为简单地得到接触电阻率，以及保证计算接触电阻率的计算量较小。
68.为了较为简单地得到目标有限元模型，以及后续能够通过对目标有限元模式进行数值模拟，进一步地较为准确地得到最优的预定封装力，如图2所示，本技术的另一种实施例中，上述模拟单元包括建立模块、执行模块和预定处理模块，其中，上述建立模块用于建立上述电堆力学模型，上述电堆力学模型还包括钢带、端板、集流板、密封胶圈、双极板以及质子交换膜；上述执行模块用于基于有限元软件和上述电堆力学模型，得到预定有限元模型；上述预定处理模块用于对上述预定有限元模型进行预定处理，得到上述目标有限元模型，上述预定处理包括网格划分、材料物性参数设置、边界条件设置和相互接触关系设置。
69.本技术的一种具体的实施例中，在得到目标有限元模型之后，还可以在双极板的底部建立约束，再采用预定封装力，对目标有限元模型进行数值模拟。
70.本技术的再一种实施例中，如图3所示，上述相互接触关系设置依次为：上述钢带100、上述端板101、上述集流板102、上述密封胶圈105、上述双极板108、上述气体扩散层(图3中未示出)以及上述质子交换膜(图3中未示出)。
71.具体地，如图3所示，双极板108包括双极板-阴极104以及双极板-阳极107。另外，为了提高计算效率，图3所示的燃料电池的电堆力学模型(即燃料电池的三维模型)为燃料电池的四分之一模型。
72.为了进一步地提高燃料电池的效率和输出功率，本技术的一种实施例中，上述网格划分为：上述钢带、上述端板、上述集流板以及上述密封胶圈的网格大小为第一预定值，上述双极板的网格大小按照预定方向从上述第一预定值减小至第二预定值，上述气体扩散层和上述质子交换膜的网格大小为上述第二预定值，其中，上述预定方向为由上述预定有限元模型的表面至内部的方向，上述第一预定值大于上述第二预定值。
73.具体地，上述第一预定值可以为3mm，上述第二预定值可以为1mm。
74.为了更为准确的描述气体扩散层和质子交换膜实际的接触应力的情况，本技术的一种具体的实施例中，在预定有限元模型进行网格划分后，得到的所有网格均为六面体3d网格。
75.本技术的又一种实施例中，上述材料物性参数设置为：上述端板为脆性材料，上述双极板为正交异性材料，上述钢带和上述集流板为弹塑性材料，上述密封胶圈为超弹性材料，上述质子交换膜和上述气体扩散层为非线性弹性材料；上述边界条件设置为：上述钢带、上述端板、上述集流板、上述密封胶圈、上述双极板、上述气体扩散层以及上述质子交换膜均为节点耦合。在该实施例中，根据实际测量结果为预定有限元模型的各层赋予对应的材料物性参数，以及将各层之间均设置为节点耦合，这样保证了后续可以较为准确地得到各层之间的接触应力，进一步地保证了后续采用预定封装力，对目标有限元模型进行数值模拟，得到的最优的预定封装力较为准确。
76.本技术的一种具体的实施例中，如图4所示，为本技术中目标有限元模型对应的截面示意图，其中，图4中示出了双极板-阴极104、双极板-阳极107、气体扩散层109、密封胶圈
105以及质子交换膜106。在实际的应用过程中，还可以根据目标有限元模型对应的截面示意图，施加对应的预定封装力，以得到气体氧化层的接触应力。
77.上述封装力的确定装置包括处理器和存储器，上述模拟单元、确定单元和重复单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
78.处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来解决现有技术中难以较为准确地确定燃料电池的最优封装力的问题。
79.存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)，存储器包括至少一个存储芯片。
80.本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现上述封装力的确定方法。
81.本发明实施例提供了一种处理器，上述处理器用于运行程序，其中，上述程序运行时执行上述封装力的确定方法。
82.本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现至少以下步骤：
83.步骤s101，模拟步骤，采用预定封装力，对目标有限元模型进行数值模拟，至少得到气体扩散层和双极板之间的gdl应变和接触应力，其中，上述目标有限元模型是至少根据燃料电池的电堆力学模型得到的，上述电堆力学模型中至少包括上述气体扩散层和上述双极板；
84.步骤s102，确定步骤，基于上述gdl应变，确定上述预定封装力对应的孔隙率，并基于上述接触应力，确定上述预定封装力对应的接触电阻率，且基于上述孔隙率和上述接触电阻率，确定对应的上述燃料电池的性能参数；
85.步骤s103，重复步骤，在上述性能参数不满足预设条件的情况下，依次重复上述模拟步骤和上述确定步骤至少一次，直到上述燃料电池的上述性能参数满足上述预设条件，得到最优的上述预定封装力，每一次重复时，上述预定封装力不相同，上述预设条件为上述性能参数大于或者等于极化曲线中的目标值。
86.本文中的设备可以是服务器、pc、pad、手机等。
87.本技术还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有至少如下方法步骤的程序：
88.步骤s101，模拟步骤，采用预定封装力，对目标有限元模型进行数值模拟，至少得到气体扩散层和双极板之间的gdl应变和接触应力，其中，上述目标有限元模型是至少根据燃料电池的电堆力学模型得到的，上述电堆力学模型中至少包括上述气体扩散层和上述双极板；
89.步骤s102，确定步骤，基于上述gdl应变，确定上述预定封装力对应的孔隙率，并基于上述接触应力，确定上述预定封装力对应的接触电阻率，且基于上述孔隙率和上述接触电阻率，确定对应的上述燃料电池的性能参数；
90.步骤s103，重复步骤，在上述性能参数不满足预设条件的情况下，依次重复上述模
拟步骤和上述确定步骤至少一次，直到上述燃料电池的上述性能参数满足上述预设条件，得到最优的上述预定封装力，每一次重复时，上述预定封装力不相同，上述预设条件为上述性能参数大于或者等于极化曲线中的目标值。
91.为了本领域技术人员能够更加清楚地了解本技术的技术方案，以下将结合具体的实施例来说明本技术的技术方案和技术效果。
92.实施例
93.本实施例涉及一种封装力的确定方法的流程图，如图6所示，首先，建立燃料电池的电堆力学模型，该电堆力学模型为简化后的四分之一燃料电池的模型，其目的是为了提高计算的效率。该电堆力学模型依次包括钢带、端板、集流板、密封胶圈、双极板、气体扩散层以及质子交换膜。
94.然后，基于有限元软件和电堆力学模型，得到预定有限元模型，并对预定有限元模型进行网格划分、材料物性参数设置、边界条件设置和相互接触关系设置，得到目标有限元模型。其中，网格划分为：钢带、端板、集流板、密封胶圈网格大小为3mm，双极板网格大小由外到内从3mm缩减至1mm，气体扩散层和质子交换膜网格大小为1mm，同时所有网格均为六面体3d网格；材料物性参数设置为：端板为脆性材料，双极板为正交异性材料、钢带和集流板为弹塑性材料，密封胶圈为超弹性材料、质子交换膜和气体扩散层为非线性弹性材料；边界条件设置为各层为节点耦合；相互接触关系设置依次为：钢带、端板、集流板、密封胶圈、双极板、气体扩散层以及质子交换膜。
95.之后，在得到目标有限元模型之后，在双极板底部建立约束，并采用预定封装力，对目标有限元模型进行数值模拟(即为目标有限元模型施加预定封装力)，以得到气体扩散层和双极板之间的gdl应变和接触应力。再基于gdl应变，确定预定封装力对应的孔隙率，并基于接触应力，确定预定封装力对应的接触电阻率，且基于孔隙率和接触电阻率，确定对应的燃料电池的性能参数。
96.最后，确定燃料电池的性能参数是否满足预设条件。在燃料电池的性能参数满足预设条件的情况下，将该性能参数对应的预定封装力，确定为最优的预定封装力。在燃料电池的性能参数不满足预设条件的情况下，再次采用调整后的预定封装力，对目标有限元模型进行数值模拟，直到得到最优的预定封装力。
97.在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
98.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
99.上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
100.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以
是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
101.上述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例上述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
102.从以上的描述中，可以看出，本技术上述的实施例实现了如下技术效果：
103.1)、本技术的封装力的确定方法中，首先，采用预定封装力，对至少根据燃料电池的电堆力学模型得到的目标有限元模型进行数值模拟，得到气体扩散层和双极板之间的gdl应变和接触应力；然后，基于上述gdl应变，确定上述预定封装力对应的孔隙率，并基于上述接触应力，确定上述预定封装力对应的接触电阻率，且基于上述孔隙率和上述接触电阻率，确定对应的上述燃料电池的性能参数；最后，在上述性能参数不满足预设条件的情况下，依次重复上述的模拟步骤和确定步骤至少一次，直到上述燃料电池的性能参数满足极化曲线中的目标值，得到最优的预定封装力。在该确定方法中，通过采用预定封装力对目标有限元模型进行数值模拟，以得到气体扩散层与双极板之间的gdl应变和接触应力，再基于gdl应变，确定预定封装力对应的孔隙率，并基于接触应力，确定预定封装力对应的接触电阻率，最后在性能参数未满足预定条件的情况下，通过调整预定封装力再次对目标有限元模型进行数值模拟，直到得到最优的预定封装力。即本方案实现了通过孔隙率和接触电阻率对燃料电池性能的影响，反向调整预定封装力，直到得到最优的预定封装力。本技术通过平衡孔隙率和接触电阻率对燃料电池的性能参数的影响，来得到最优的预定封装力，这样在保证燃料电池的性能的基础上，还能够较为准确地和简单地得到最优的预定封装力，从而解决了现有技术中难以较为准确地确定燃料电池的最优封装力的问题。
104.2)、本技术的封装力的确定装置中，模拟单元用于采用预定封装力，对至少根据燃料电池的电堆力学模型得到的目标有限元模型进行数值模拟，得到气体扩散层和双极板之间的gdl应变和接触应力；确定单元用于基于上述gdl应变，确定上述预定封装力对应的孔隙率，并基于上述接触应力，确定上述预定封装力对应的接触电阻率，且基于上述孔隙率和上述接触电阻率，确定对应的上述燃料电池的性能参数；重复单元用于在上述性能参数不满足预设条件的情况下，依次重复上述的模拟步骤和确定步骤至少一次，直到上述燃料电池的性能参数满足极化曲线中的目标值，得到最优的预定封装力。在该确定装置中，通过采用预定封装力对目标有限元模型进行数值模拟，以得到气体扩散层与双极板之间的gdl应变和接触应力，再基于gdl应变，确定预定封装力对应的孔隙率，并基于接触应力，确定预定封装力对应的接触电阻率；最后在性能参数未满足预定条件的情况下，通过调整预定封装力再次对目标有限元模型进行数值模拟，直到得到最优的预定封装力。即本方案实现了通过孔隙率和接触电阻率对燃料电池性能的影响，反向调整预定封装力，直到得到最优的预定封装力。本技术通过平衡孔隙率和接触电阻率对燃料电池的性能参数的影响，来得到最
优的预定封装力，这样在保证燃料电池的性能的基础上，还能够较为准确地和简单地得到最优的预定封装力，从而解决了现有技术中难以较为准确地确定燃料电池的最优封装力的问题。
105.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。
