近日，我院欧阳鸿武教授团队联合清华大学王诚教授团队在车用燃料电池建模仿真领域取得新进展，相关成果“Effect of GDL compression on PEMFC performance: A comprehensive cross-scale study”发表于国际知名期刊《Chemical Engineering Journal》（中科院1区TOP，IF：13.4）。车辆工程系欧阳鸿武教授、高帷韬特聘副教授为论文共同通讯作者，2022级硕士研究生陈家一为论文第一作者，极端服役性能精准制造全国重点实验室为论文第一单位。

质子交换膜燃料电池（PEMFC）因其高效率、高功率密度以及零碳排放等特性被视为下一代车用动力的重要发展方向之一。气体扩散层（GDL）是压缩封装于PEMFC内部的关键组件，精确优选其压缩量对于提升燃料电池寿命与性能至关重要。然而，当前主流气体扩散层均由特征尺度差异较大（~2个数量级）的基底层与微孔层组成，使得以往的仿真、实验研究难以同时关注两个片层。因此，在综合考察基底层与微孔层的前提下实现GDL压缩量的快速寻优，对于进一步提升PEMFC性能至关重要。

气体扩散层压缩量快速寻优新范式示意图

本工作通过简单、低成本的宏观/微观压缩实验、三维数值重构与多尺度计算流体力学仿真，在跨尺度叠加基底层与微孔层的前提下综合分析了GDL压缩量对PEMFC输出性能的影响。仿真结果表明，较小或较大的压缩量分别对PEMFC的电流传导与物质传输产生不利影响，而欧姆阻抗与传质阻抗之间的权衡以及二者表现出的边际效应是精确优选气体扩散层压缩量的关键。实际单体燃料电池测试数据显示，通过整体考察基底层与微孔层跨尺度叠加并实现GDL压缩量优选后，单体电池输出性能可提升5.4%以上。本研究展示了一种快速、低成本且可推广的燃料电池气体扩散层压缩量快速寻优的新范式。

单体燃料电池测试方案示意图

据悉，该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和湖南省重点研发计划等项目的支持，目前已授权国家发明专利1项。

（一审：陈家一  二审：高帷韬  三审：李玲芝）