[發(fā)明專利]一種燃料電池電堆中膜電極串漏與雙極板串漏的檢測方法

有效

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• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111157198B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐鑫;甘全全;邢以晶;王永湛
• 申請（專利權(quán)）人: 上海神力科技有限公司
• 主分類號: G01M3/40
• 分類號: G01M3/40;H01M8/04664
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 顧艷哲

本發(fā)明涉及一種燃料電池電堆中膜電極串漏與雙極板串漏的檢測方法，其特征在于，該方法通過分別提高各個(gè)電池的氧化劑腔中氧化劑壓力，以及各個(gè)電池的燃料腔中燃料壓力，檢測電壓降低的電池節(jié)數(shù)，若電壓降低的電池節(jié)數(shù)相同，則該電池出現(xiàn)膜電極串漏；若電壓降低的電池節(jié)數(shù)相鄰，則這2個(gè)電池之間出現(xiàn)雙極板串漏。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明首次提出定位電堆中出現(xiàn)三腔泄漏或者氧化劑腔向燃料腔泄漏的雙極板節(jié)數(shù)的檢測方法，具有操作簡便、響應(yīng)靈敏、使泄露位置易于檢測等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種燃料電池電堆中膜電極串漏與雙極板串漏的檢測方法。

背景技術(shù)

質(zhì)子交換膜燃料電池是一種將燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，主要由雙極板、膜電極、集流板及端板等組件構(gòu)成。其中雙極板主要起集流、導(dǎo)電、分隔氧化劑與還原劑、引導(dǎo)氧化劑與還原劑在膜電極表面流動以及支撐電池結(jié)構(gòu)的作用。雙極板分為三腔，分別為水腔、氧化劑腔和燃料腔。如果氧化劑腔、燃料腔向水腔泄漏，就會降低氧化劑和燃料利用率，影響電堆效率和安全性。同時(shí)，反向泄漏則會導(dǎo)致水腔里防凍液進(jìn)入燃料腔或者氧化劑腔，防凍液進(jìn)入膜電極，污染催化層，導(dǎo)致性能下降。如果雙極板氧化劑腔、水腔和燃料腔同時(shí)泄漏，或者雙極板氧化劑腔和燃料腔泄漏，氧化劑與燃料就有可能發(fā)生混合，導(dǎo)致出現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)。

中國專利CN109167088A披露了一種雙極板檢漏方法，該方法只針對氧化劑腔向水腔泄漏，或者燃料腔向水腔泄漏的檢測，沒有涉及雙極板氧化劑、水腔和燃料腔同時(shí)泄漏或者氧化劑腔和燃料腔的泄漏。中國專利CN101697005B披露了一種膜電極檢漏方法，通過維持氫腔檢測氣體的壓力以及停止氧腔檢測氣體的供應(yīng)，定位串漏的膜電極位置，然而該方法存在缺陷，如果膜電極旁邊的雙極板發(fā)生了氧化劑、水腔和燃料腔同時(shí)泄漏或者氧化劑腔和燃料腔的泄漏問題，會產(chǎn)生同樣的結(jié)果，該方法不能確定是膜電極串氣還是雙極板泄漏。綜上，目前對于雙極板氧化劑、水腔和燃料腔同時(shí)泄漏或者氧化劑腔和燃料腔泄漏的檢測未有報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種燃料電池電堆中膜電極串漏與雙極板串漏的檢測方法，用于有效檢測膜電極串漏情況，以及雙極板三腔泄漏或者氧化劑腔與燃料腔之間的泄漏情況。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種燃料電池電堆中膜電極串漏與雙極板串漏的檢測方法，其特征在于，該方法通過分別提高各個(gè)電池的氧化劑腔中氧化劑壓力，以及各個(gè)電池的燃料腔中燃料壓力，檢測電壓降低的電池節(jié)數(shù)，

若電壓降低的電池節(jié)數(shù)相同，則該電池出現(xiàn)膜電極串漏；

若電壓降低的電池節(jié)數(shù)相鄰，則這2個(gè)電池中，前一電池的氧化劑腔與后一電池的燃料腔之間出現(xiàn)泄露，或氧化劑腔、燃料腔與雙極板中的水腔之間出現(xiàn)三腔泄露。

進(jìn)一步地，所用檢測裝置包括氣體供應(yīng)系統(tǒng)、燃料電池電堆、燃料電池電壓巡檢系統(tǒng)，其中氣體供應(yīng)系統(tǒng)包括氧化劑供應(yīng)系統(tǒng)、燃料供應(yīng)系統(tǒng)；

所述的方法具體包括以下步驟：

A1，將燃料供應(yīng)系統(tǒng)與燃料電池電堆的燃料腔相連通，將氧化劑供應(yīng)系統(tǒng)與氧化劑腔相連通，并將燃料電池電壓巡檢系統(tǒng)與燃料電池電堆電連接以檢測各個(gè)電池節(jié)的電壓變化；

A2，控制燃料供應(yīng)系統(tǒng)向燃料腔通入燃料，控制氧化劑供應(yīng)系統(tǒng)向氧化劑腔通入氧化劑，并保持燃料腔與氧化劑腔無背壓；

A3，待燃料電池電壓巡檢系統(tǒng)檢測各節(jié)電池開路電壓穩(wěn)定后，提高燃料腔中燃料壓力，記錄電壓降低的電池節(jié)數(shù)；

A4，降低燃料腔中燃料壓力，提高氧化劑腔中氧化劑壓力，記錄電壓降低的電池節(jié)數(shù)。

進(jìn)一步地，所用檢測裝置包括氣體供應(yīng)系統(tǒng)、燃料電池電堆、燃料電池電壓巡檢系統(tǒng)，其中氣體供應(yīng)系統(tǒng)包括氧化劑供應(yīng)系統(tǒng)、燃料供應(yīng)系統(tǒng)；