拓扑优化端板

压力均匀性提升近半

针对质子交换膜燃料电池电堆的端板，通过拓扑优化重新设计内部结构，使双极板与膜电极间的接触压力分布更均匀。

Wei, Jiang · Zhang, Kai · 李勇 · 郑百林 · Kai, Yue

International Journal of Hydrogen Energy 2026

参数信息

接触压力均匀性提升

48.5 %

电流密度均匀性提升

29 %

界面接触压力均匀性提升

23.1 %

技术优势

压力均匀性提升48.5%

通过拓扑优化端板刚度分布，使双极板与膜电极界面的接触压力分布更加均匀，减少局部高压区域。

电流密度均匀性提升29%

压力分布的改善直接带来膜电极上电流密度的均匀化，提升电堆的发电效率和稳定性。

可预测拓扑结构

建立了基于接触刚度分布与等效压缩刚度算法的拓扑结构预测方法，无需反复优化即可设计出接近最优的端板结构。

直接替换现有端板

优化后的端板与现有电堆其余部件兼容，无需改变双极板、膜电极或装配工艺，即可获得性能提升。

应用场景

• 质子交换膜燃料电池：改善双极板-膜电极界面压力分布，提升电堆效率和寿命。
• 燃料电池电堆装配：优化端板设计，减少装配导致的性能不均。
• 结构拓扑优化设计：提供端板刚度分布的优化方法和预测模型。
• 电化学界面均匀性：直接提升界面压力与电流密度均匀性。