[發明專利]一種燃料電池電堆膜電極串漏檢測方法

有效

• 申請號: 201911422624.1
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111106370B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 陳小晶;張翼翀;甘全全;賈能鈾
• 申請（專利權）人: 上海神力科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04664
• 分類號: H01M8/04664;H01M8/04537
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 應小波

本發明涉及一種燃料電池電堆膜電極串漏檢測方法，包括以下步驟：步驟1：對燃料電池進行平衡測試；步驟2：在經過平衡測試的燃料電池的陽極和陰極分別通入氫氣和空氣；步驟3：切斷陰極空氣供給，開始計時，記錄t₄時刻各單片電堆電壓E_a1；步驟4：待有單片電壓降至0.2V后，切斷陽極氫氣供給；步驟5：將燃料電池循環至另一壽命階段，然后重復步驟1～4，獲得該燃料電池電堆的單片電壓E_x1,x＝a,b,...N；步驟6：計算不同電堆壽命循環階段的電壓變化值，判斷串漏量的大小。與現有技術相比，本發明具有檢測結果更具可比性、結論更加準確等優點。

技術領域

本發明涉及燃料電池膜電極串漏檢測技術領域，尤其是涉及一種燃料電池電堆膜電極串漏檢測方法。

背景技術

作為電動汽車的動力源和固定發電站的熱電聯供系統，聚合物電解質燃料電池(PEFCs)被人們進行了廣泛的研究。基于2015DOE目標，為了達到技術就緒狀態，基于燃料電池各組件、電堆和系統級別，汽車燃料電池動力系統需要與當今的內燃機一樣耐用和可靠，相當于要求要有5000小時的使用壽命，在各種可變的相對濕度(RH)的車輛操作條件下大約7個月，并且固定式燃料電池還必須滿足40000小時以上的工作壽命目標(連續運行約4.5年)，才能與現有的分布式發電系統相媲美。

多項研究表明，燃料電池核心組件——膜電極組件(MEAs)，在長期使用過程中會發生衰退。其中膜的耐久性是影響燃料電池壽命的重要因素。而在膜電極在不同水合狀態下，同一壽命時間段的漏量完全不同。因此，在進行不同壽命時間段的漏量對比時，需要將電堆處于同一水合狀態下，這樣測得的膜電極串漏量才具有參考性。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種檢測結果更具可比性的燃料電池電堆膜電極串漏檢測方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種燃料電池電堆膜電極串漏檢測方法，包括以下步驟：

步驟1：對燃料電池進行平衡測試，該測試用于保證電堆內部水合狀態的一致性；

步驟2：在經過平衡測試的燃料電池的陽極和陰極分別通入氫氣和空氣；

步驟3：切斷陰極空氣供給，開始計時，記錄t₄時刻各單片電堆電壓E_a1；

步驟4：待有單片電壓降至0.2V后，切斷陽極氫氣供給；

步驟5：將燃料電池循環至另一壽命階段，然后重復步驟1～4，獲得該燃料電池電堆的單片電壓E_x1,x＝a,b,...N，其中N表示檢測的總次數；

步驟6：計算不同電堆壽命循環階段的電壓變化值，判斷串漏量的大小，完成對膜電極的串漏檢測。

優選地，所述步驟1的具體步驟為：

步驟1-1：將燃料電池電堆置于電流密度I₁下運行，給定燃料電池陰陽兩極氣量、電池電堆溫度T₁、陰陽兩極壓力P_ca1和P_a1以及陰陽兩極濕度RH_ca1和RH_a1參數，然后運行t₁小時；

步驟1-2：對燃料電池進行降載操作；

步驟1-3：對燃料電池進行吹掃操作。

更加優選地，所述步驟1-1中陰極氣量計量比為1.5～3.0，陽極氣量計量比為1.2～2.0；

所述的電流密度I₁的取值為800～2000mA/cm²；