浙江大学王子朋获国家专利权
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龙图腾网获悉浙江大学申请的专利一种基于格子玻尔兹曼模型的催化剂模拟方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119479934B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-05发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411588650.2,技术领域涉及:G16C60/00;该发明授权一种基于格子玻尔兹曼模型的催化剂模拟方法是由王子朋;罗岩松;郑梦莲;侯阳;王淋;孙洁;陈绮丝;李佳蓁设计研发完成,并于2024-11-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于格子玻尔兹曼模型的催化剂模拟方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于格子玻尔兹曼模型的催化剂模拟方法,属于电解水制氢领域。本发明构建了三种典型的催化剂形态,并从其中抽象出气泡覆盖面积和电化学活性表面积两个参数用以描述催化剂形貌;根据实际情况设置相应边界条件使得模拟结果更加符合实际情况;Shan‑Chen多组分格子玻尔兹曼模型的使用则分析了不同催化剂形态中气泡分离时间、生成气泡的直径和气泡覆盖范围。本发明揭示了催化剂形貌与气泡演化之间的关系,能够更好地指导催化剂的形态优化并促进电解水制氢系统性能的提升。
本发明授权一种基于格子玻尔兹曼模型的催化剂模拟方法在权利要求书中公布了:1.一种基于格子玻尔兹曼模型的催化剂模拟方法,其特征在于,具体如下: S1、根据实际情况在催化剂层的模拟区域内构建纳米粒子、纳米棒和分层纳米结构这三种典型的超疏气催化剂形态,并设置相应边界条件使得模拟结果更加符合实际情况; S2、基于S1构建的不同超疏气催化剂形态,分别从相应催化剂层形貌中抽象出各自的气泡接触面积和电化学活性表面积这两个物理参数用于模拟; S3、基于Shan-Chen多组分格子玻尔兹曼模型以及S2抽象出的两个物理参数,对不同超疏气催化剂形态进行模拟,得到相应形态下的气泡脱离时间、气泡脱离直径和气泡覆盖范围; 所述S1中,边界条件设置方法如下: S11、将催化剂层的模拟区域规定为固液气三相,速度边界条件被用作液相的上边界,液相入口处使用规定速度的狄利克雷边界条件的反弹公式,作为固相边界的催化剂表面被布置为无滑移速度边界条件和产氢的活性位点,其余边界表面被认为是开放边界; S12、最初假设所述模拟区域仅由液相组成,不存在气相,且液相和气相的初始速度均为零; 所述S2中,气泡接触面积指的是与气泡接触的固体面积,是采用Cassie-Baxter方程描述粘附力的过程中所得; 所述S3中,Shan-Chen多组分格子玻尔兹曼模型具体如下: S31、在求解时,对所设置催化剂层的模拟区域进行离散化,流体的运动通过在离散网格上的粒子分布函数来描述;假设每个粒子只能沿着有限的方向和速度移动; S32、处理气液两相流时,气液两相在离散格子上具有不同的粒子分布函数;气液两相流的不同组分有不同的物理性质,通过特定的相互作用力进行耦合; S33、引入Shan-Chen势、流固表面张力、重力这三个相互作用力以模拟不同流体组分之间、流体固体之间和所受引力的相互作用; S34、每个时间步内,粒子在离散格子上首先进行碰撞,然后传播到相邻的格点;碰撞过程使用BGK模型来实现,传播过程则根据离散的速度方向完成; S35、在每个格点上,粒子的分布函数通过与局部平衡分布函数的差异来进行更新。
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