近日，我院车辆工程专业硕士研究生潘必宇同学在能源领域著名期刊《Energy》（IF：8.857）发表了题为“Quantitative modeling and bio-inspired optimization the clamping load on the bipolar plate in PEMFC”的研究论文。该论文为改善质子交换膜燃料电池电堆（PEMFC）膜电极组件装配预紧力，提升其耐久性提出新的研究思路。

氢燃料电池汽车具有节能环保、效率高、燃料加注时间短等优点，是重载长航程货运车辆能源动力的有效解决方案。电堆作为燃料电池电动汽车的心脏，由多层膜电极组件串联堆叠而成，并由螺栓紧固。由于工作原理和装配方式的限制，使得不同膜电极间的接触力存在较大差异，呈现出“浴盆形”的非线性关系，即接近端板的两侧膜电极接触力大，而中间位置处膜电极接触力小。上述压力分配不均，将影响膜电极之间电连接，造成双极板电流密度不均、局部发热严重等问题，影响电堆功率、效率和耐久性。特别在车载振动环境下，可导致金属双极板烧蚀击穿。

针对此问题，文章采用柔性压力传感器测量和有限元模拟两种方法，开展电堆螺栓连接预紧力定量建模。对原有定量模型进一步简化，通过螺栓扭矩和双极板排布次序等参数，准确预测不同膜电极组件间的最大压力，满足工程设计需要。受多层贝壳结构启发，通过双极板端面修形的设计方法，有效改善膜电极组件间压力分配不均现象，提升了双极板电连接的稳定性和可靠性。

我院车辆工程专业2022级研究生潘必宇为学生第一作者，关栋副教授、庞欢教授为论文通讯作者，我院为第一完成单位。该论文得到了国家自然科学基金、市校合作等项目资助。