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申请/专利权人：太原科技大学

摘要：本发明属于氢燃料电池流道设计与性能优化技术领域，具体涉及基于工艺参数和操作参数的氢燃料电池流道优化设计方法。该方法首先设定影响参数的约束范围，利用响应面设计方法设计实验组别，其次根据实验组别构建出对应组别的氢燃料电池流道结构并获得多组氢燃料电池综合目标性能值，对获取的目标性能值回归拟合，得到多个氢燃料电池综合目标性能的二阶多项式目标函数，进而建立起氢燃料电池综合目标性能总收益的非合作博弈模型，再次对非合作博弈模型进行求解，得到稳定的纳什均衡解。本发明提出的流道结构非合作博弈模型，不仅使得氢燃料电池中各博弈方的利益最大，还提高了氢燃料电池的综合性能，较好解决了氢燃料电池各目标性能相互冲突的难题。

主权项：1.基于工艺参数和操作参数的氢燃料电池流道优化设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1.设定影响氢燃料电池综合目标性能的影响参数的约束范围，影响参数包括工艺参数和操作参数，其中，所述工艺参数包括并不限于流道深度、流道倾角与电堆装配力，所述操作参数包括并不限于冷启动温度，所述影响参数的约束范围如下： ，式中，为流道深度，为流道倾角，为电堆装配力，为冷启动温度；S2.基于设置的影响参数的约束范围，利用响应面设计方法设计组实验组别，然后根据组实验组别分别构建出对应组别的氢燃料电池流道结构；S3.对已构建的若干组流道结构，设置氢燃料电池的物性参数与操作条件后进行实验，然后输出多组氢燃料电池综合目标性能的数据值；所述氢燃料电池综合目标性能包括并不限于输出平均温度、输出平均水含量、进出口压降和冷启动时间；S4.将氢燃料电池的影响参数作为设计变量，对多组氢燃料电池综合目标性能的数据值采用多元二次回归模型进行拟合后，得到氢燃料电池综合目标性能的二阶多项式目标函数，如下式所示： ，式中，表示氢燃料电池第个综合目标性能，表示氢燃料电池第个设计变量，表示除第个设计变量之外的其余设计变量，表示氢燃料电池设计变量的个数，、、为随机给定的待定系数；S5.以氢燃料电池综合目标性能为博弈的参与方，以氢燃料电池综合目标性能总收益为优化目标，建立如下式所示的氢燃料电池综合目标性能总收益的非合作博弈模型； ，式中，表示氢燃料电池综合目标性能总收益，表示氢燃料电池第个综合目标性能，为氢燃料电池第个综合目标性能的收益调节系数，表示第组实验下第个综合目标性能的数据值做归一化处理后得到的归一化矩阵，表示选择归一化矩阵中的最大值，表示氢燃料电池第个综合目标性能的信息熵，m为氢燃料电池综合目标性能的个数；S6.对非合作博弈模型进行求解，具体过程如下：S61.基于已得到的氢燃料电池综合目标性能的二阶多项式目标函数，对氢燃料电池的每个设计变量分别求偏导，得到所要求解的氢燃料电池综合目标性能的雅可比矩阵； ，式中，m为氢燃料电池综合目标性能的个数，为氢燃料电池设计变量的个数；S62.利用以下方程组1-H，通过计算得到氢燃料电池综合目标性能总收益的纳什均衡解集，然后依据Lyapunov第一法则并结合影响参数的约束范围来判定均衡解集的稳定性，从而求出一组或多组稳定的纳什均衡解； ，S7.根据得到稳定的纳什均衡解，构建对应纳什均衡解的氢燃料电池流道结构进行实验，并与预先配置完成的基础流道结构进行对比，并从对比结果中选择出能够提升氢燃料电池综合目标性能的稳定纳什均衡解；若提升氢燃料电池综合目标性能的稳定纳什均衡解为一组以上时，将其选择出的一组以上的稳定纳什均衡解分别对应氢燃料电池综合目标性能的目标性能数据值，并将其目标性能数据值代入氢燃料电池综合目标总收益中，最终确定出总收益最大的一组稳定纳什均衡解作为氢燃料电池优化后的稳定纳什均衡解。

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