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講準(zhǔn)字【2023】第242號(hào):基于機(jī)理-數(shù)據(jù)混合模型的質(zhì)子交換膜燃料電池梯度化多孔電極設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間:2023-10-09 瀏覽量:

講座報(bào)告主題:基于機(jī)理-數(shù)據(jù)混合模型的質(zhì)子交換膜燃料電池梯度化多孔電極設(shè)計(jì)
專家姓名:邢磊
日期:2023-10-25 時(shí)間:19:00
地點(diǎn):能源研究院1517報(bào)告廳(線下)+騰訊會(huì)議(線上)
主辦單位:能源研究院


主講簡介:邢磊博士畢業(yè)于英國紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)獲博士學(xué)位,,先后在伯明翰大學(xué),、牛津大學(xué)等世界知名高校從事博士后研究,現(xiàn)任英國薩里大學(xué)化工與過程工程系教授,,主要從事質(zhì)子交換膜燃料電池?cái)?shù)值模擬研究,,包括多尺度、多物理場,、兩相流模型,,多孔電極的梯度化設(shè)計(jì)、新型流道設(shè)計(jì),,著力于強(qiáng)化燃料電池內(nèi)的傳質(zhì),、傳熱和電化學(xué)反應(yīng),,為提高電池性能、提高電池壽命和降低成本提供工程理論支持,。邢磊博士目前的研究興趣圍繞化工循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)(circular economy system)的多物理場建模和多目標(biāo)優(yōu)化,,其中包括燃料電池、電解水制氫和CO2捕集與轉(zhuǎn)化等多個(gè)化學(xué)/電化學(xué)反應(yīng)器過程模擬與集成,,以及基于機(jī)器學(xué)習(xí)(Machine Learning)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)建模和人工智能(AI)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和輔助決策,,著力于未來化工產(chǎn)業(yè)的凈零(Net Zero)碳排放。邢磊博士開展了橫跨化工,、能源,、數(shù)據(jù)科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的跨學(xué)科研究,拓展了傳統(tǒng)化工反應(yīng)器建模方法的邊界,,大幅提高了大尺度復(fù)雜模型的計(jì)算速率,,為化工過程模擬和系統(tǒng)集成及動(dòng)態(tài)優(yōu)化提供了新的思路和方法。累計(jì)發(fā)表期刊論文96篇(第一/通訊作者期刊論文48篇),,著作章節(jié)4章,,授權(quán)專利3項(xiàng),累計(jì)被引3100余次,,h-index 30,。研究專長:燃料電池、電解水制氫和CO2捕集與轉(zhuǎn)化等多個(gè)化學(xué)/電化學(xué)反應(yīng)器過程模擬與集成,。


主講內(nèi)容簡介:使用鉑基合金作為氧還原反應(yīng)(ORR)的催化劑以及膜電極組件(MEA)內(nèi)電流密度的不均勻分布導(dǎo)致高成本和低耐久性,,這極大地阻礙了PEMFC的廣泛應(yīng)用。對(duì)于在不同負(fù)載下運(yùn)行的PEM燃料電池,,所需的活性和質(zhì)量傳輸速率是不同的,,因?yàn)榉磻?yīng)物和產(chǎn)物在MEA內(nèi)分布不均勻。因此,,合理設(shè)計(jì)具有功能組分空間分布的MEA,,特別是多孔電極,有助于減少貴重組分的使用,,提高電池性能,,實(shí)現(xiàn)電流密度和熱量的均勻分布。為了在不犧牲電池性能的情況下降低成本并提高電流均勻性,,我們研究了氣體擴(kuò)散層(GDL)和催化劑層(CL)內(nèi)功能成分的分級(jí)設(shè)計(jì),,例如Pt負(fù)載,離聚物負(fù)載,,電極孔隙率等,,沿貫穿平面和面內(nèi)方向以及操作參數(shù)的空間變化,即溫度和壓力,以及多個(gè)設(shè)計(jì)變量的相互作用,。我們開發(fā)了基于物理的復(fù)雜模型,,然后在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后用于生成數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)建模的數(shù)據(jù)庫。因此,,基于物理的仿真和基于機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)的代用模型被集成在一起,,以構(gòu)建復(fù)雜的混合模型,其中結(jié)合了多物理場和多相流仿真,,基于ML的代用建模,,多變量和多對(duì)象優(yōu)化。結(jié)果表明,,該方法在PEM燃料電池多孔電極的功能梯度設(shè)計(jì)中高效準(zhǔn)確,。


歡迎師生參加!

專家姓名 邢磊 講座時(shí)間 2023-10-25 19:00
講座地點(diǎn) 能源研究院1517報(bào)告廳(線下)+騰訊會(huì)議(線上)