天津大学教授焦魁团队通过高精度数学建模，提出了全新的燃料电池数字化设计办法，该办法可以迅速提出和优化燃料电池设计策略，提高电池性能，缩短研发周期并减少本钱。有关研究成就已发表在国际权威期刊《能源与环境科学》上，并得到了国家自然科学基金项目和吉林长春重大科技专项的支持。
日前，天津大学的焦魁教授和他的团队近期在燃料电池范围获得了突破。他们通过高精度数学建模，提出了一种新的数字化设计办法，这不只能迅速优化设计策略，还能提高电池性能，缩短研发周期，减少本钱。这项研究已经在《能源与环境科学》上发表，得到了国家自然科学基金和长春科技专项的支持。
焦魁教授指出，一个好的燃料电池设计应该促进气体传输、热量耗散和液态水排出，以提升电池性能。现在，厂家们缺少高效的仿真模型和数字化设计方法，这限制了燃料电池功率密度的提高和本钱控制。他们的研究正是为知道决这一问题，推进燃料电池的商业化。
焦魁团队打造了高精度的仿真模型，并对电池结构进行了优化。他们提出的设计办法适用于商用燃料电池，通过打造三维加一维的仿真模型，计算效率比传统模型提升了10到20倍，这大大加快了提出多种设计策略的速度，缩短了研发周期。
团队使用新办法进行了严格的验证，选择了五个重点工况参数，在七个电流密度下进行了细致的验证。结果表明，仿真趋势与实验趋势高度一致，证明了模型在性能和机理层面的高精度预测能力。这种办法还能优化燃料电池的分配区结构，显著提高电池性能。
以氢燃料电池为例，用这种新办法设计的电池在电化学反应一致性和流阻分配一致性等指标上比市场主流商品提高了20%以上，同时厂家的设计制导致本可以减少到现在的60%，研发周期缩短到原来的1/3。这是由北京亿华通科技股份公司副总经理李飞强一同通讯作者所表示的。
总的来讲，焦魁团队的数字化辅助设计办法不只适用于任何商用燃料电池，有效缩短研发时间，减少本钱，推进商业化进程，还有望扩展到其他电化学装置范围，如锂电池、电解池等。这项研究为燃料电池技术的进步开辟了新的道路，预示着更高效、更经济的能源解决方法即将来临。
