MePCS冷却液

高电流密度下性能权衡破局

一种集成微胶囊相变材料的冷却液，通过多物理场协同优化，显著提升高电流密度下膜温度均匀性与净功率密度。

Hu, Hao · Jie, Xu · Yang, Qiu · Ke, Chen · 申祖国 · Chen, Wenshang · Guofu, Zou · 陈奔

Fuel 2027

参数信息

净功率密度

1.49 W∙cm⁻²

输出电压

0.69 V

净功率密度提升

13.3 %

数值偏差

1 %

膜温度均匀性贡献率（冷却液温度）

57.58 %

膜温度均匀性贡献率（相变材料体积分数）

21.82 %

传质贡献率（背压）

87.75 %

净功率密度贡献率（阴极化学计量比）

58.88 %

技术优势

膜温度更均匀

引入MePCS悬浮液作为冷却剂，利用相变材料的潜热吸收局部热点，冷却液温度对膜温度均匀性贡献率高达57.58%。

净功率密度提升

通过优化，净功率密度达到约1.49 W·cm⁻²，在2.6 A·cm⁻²下优化案例比对照案例净功率密度高13.3%。

数值预测可靠

集成高斯过程回归代理模型与NSGA-II，数值偏差低于1%，能有效替代昂贵的模拟。

优化效率高

采用Taguchi L64正交阵列系统探索九个操作参数，结合EWM-TOPSIS和机器学习，减少实验次数并快速找到最优解。

应用场景

• 燃料电池冷却系统：MePCS冷却液可直接用于质子交换膜燃料电池热管理系统，改善膜温度均匀性。
• 燃料电池汽车热管理：高功率密度下保持燃料电池汽车电堆温度稳定，提升车辆性能和寿命。
• 高功率电子器件散热：微胶囊相变材料悬浮液可吸收高功率电子器件的瞬时热冲击。
• 氢能全产业链：优化燃料电池热管理提高系统效率，支撑氢能产业链中电堆应用。