多层感知机优化质子交换膜电解槽阳极侧多孔传输层性能

作     者：陶大臣 谢鑫 杨扬 李俊 叶丁丁 陈蓉 朱恂 廖强 TAO Dachen;XIE Xin;YANG Yang;LI Jun;YE Dingding;CHEN Rong;ZHU Xun;LIAO Qiang

作者机构：重庆大学低品位能源利用及系统教育部重点实验室重庆400030 重庆大学工程热物理研究所重庆大学能源与动力工程学院重庆400030 

出 版 物：《燃料化学学报(中英文)》 (Journal of Fuel Chemistry and Technology)

年 卷 期：2025年第53卷第2期

页      面：291-300页

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主　　题：质子交换膜电解槽 多孔传输层 机器学习 参数优化 

摘      要：质子交换膜电解水(PEMWE)技术因其波动适应性强的特点,在绿色氢气生产中具有广阔的应用前景。PEMWE性能受多种因素影响,其中,多孔传输层(PTL)对于气-水传输性能尤为关键,优化PTL结构对提升PEMWE整体性能具有重要意义。本研究首先构建了一个稳态下的三维PEM单电解槽模型,获得了不同多孔传输层结构参数下PEM电解槽极化曲线,探讨了多孔传输层的孔隙率、厚度和导电率三个典型特征参数对质子交换膜电解槽性能的影响。其次,通过引入多层感知机机器学习模型,提出了相应的性能优化策略。研究表明,孔隙率对多孔传输层的性能起主导作用,其次是厚度,而导电率的影响相对较小。针对孔隙率和厚度,适度增加孔隙率并降低厚度可有效提升电解槽性能。经过多层感知机模型筛选,当PTL孔隙率为0.52、厚度为0.2 mm、导电率为4×10^(6) S/m时,性能最佳,在2 A/cm^(2)的电流密度下PEM电解槽的工作电压为1.85 V。