[發明專利]燃料電池車輛運行過程中膜電極串漏的檢測方法及系統

有效

• 申請號: 202011252395.6
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112414633B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 朱從懿;陳小晶;陳廣明;甘全全;戴威
• 申請（專利權）人: 上海神力科技有限公司
• 主分類號: G01M3/26
• 分類號: G01M3/26
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 丁云

本發明涉及一種燃料電池車輛運行過程中膜電極串漏的檢測方法及系統，該方法包括如下步驟：S1、啟動燃料電池車輛中的燃料電池電堆進入運行狀態并監測各節單電池電壓，控制燃料電池電堆的電流密度至設定值；S2、燃料電池電堆各節單電池電壓穩定后，提高燃料腔和氧化劑腔通入氣體的壓力，且保持燃料腔壓力恒大于氧化劑腔壓力；S3、保持氧化劑腔壓力恒定，增加燃料腔壓力，記錄各節單電池電壓變化情況；S4、篩選在步驟S3過程中電壓下降的單電池，篩選出的單電池對應的膜電極發生串漏。與現有技術相比，本發明具有安全、簡單、可靠等優點。

技術領域

本發明涉及一種燃料電池檢測技術領域，尤其是涉及一種燃料電池車輛運行過程中膜電極串漏的檢測方法及系統。

背景技術

燃料電池是一種可以把儲存在燃料和氧化劑中的化學能直接轉換為電能的電能轉換裝置，是一種繼火電、水電、核電之后的新型發電方式。膜電極作為燃料電池進行氧化還原反應的場所，主要由質子交換膜、陽極和陰極催化層、陽極和陰極氣體擴散層、密封材料構成。質子交換膜的主要功能包括隔離陽極側的氫氣和陰極側的氧氣或空氣、傳遞質子、阻斷電子的作用。隨著燃料電池車輛的常規運行，膜電極在長期使用過程中質子交換膜的功能也將逐漸退化，并最終導致氣體串漏，氫氣和空氣直接反應放熱，不但會降低燃料電池的使用功率、加速膜的老化進程、縮短電池壽命、還有可能會引起爆炸，帶來安全隱患。因此在燃料電池車輛運行過程中定期、及時地對膜電極的氫空串漏進行檢測是至關重要的。

目前對于燃料電池車輛在運行中膜電極的串漏檢測鮮有報道，現有技術多采用壓差法、熱成像儀單純對膜電極單個部件進行檢測，還有技術只能檢測出燃料電池電堆氧化劑腔和燃料腔之間總的串氣量。中國專利CN100504331C通過改變膜電極兩側的壓差檢測其是否存在串漏，但該方法對檢測裝置的密封性要求較高，且檢測過程易造成膜電極的損傷。中國專利CN111103100A提供了一種基于開路電壓法進行膜電極泄漏方法及裝置，中國專利CN101697005B提供了一種基于開路狀態對燃料電池電堆氫氧串氣快速檢測方法，通過檢測在陰極側和陽極側的不同壓力差時膜電極的開路電壓隨時間的變化，以此判斷膜電極是否存在串漏現象，該方法針對膜電極和燃料電池電堆的串漏檢測是有效的，但是在開路狀態膜電極或電堆單片電壓處于0.9V以上。行業規定燃料電池車輛在實際運行中，一般應避免燃料電池電堆在0.8V以上工作，當電壓超過0.8V時，膜電極中碳材料會發生氧化腐蝕，會使得催化劑的活性衰退，直接影響膜電極的性能。

因此有必要開發一種安全、簡單可靠的反映燃料電池車輛在運行中對膜電極串漏情況進行檢測的方法，以克服現有技術的局限性。

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安全、簡單、可靠的燃料電池車輛運行過程中膜電極串漏的檢測方法及系統。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種燃料電池車輛運行過程中膜電極串漏的檢測方法，該方法包括如下步驟：

S1、啟動燃料電池車輛中的燃料電池電堆進入運行狀態并監測各節單電池電壓，控制燃料電池電堆的電流密度至設定值；

S2、燃料電池電堆各節單電池電壓穩定后，提高燃料腔和氧化劑腔通入氣體的壓力，且保持燃料腔壓力恒大于氧化劑腔壓力；

S3、保持氧化劑腔壓力恒定，增加燃料腔壓力，記錄各節單電池電壓變化情況；

S4、篩選在步驟S3過程中電壓下降的單電池，篩選出的單電池對應的膜電極發生串漏。

優選地，步驟S1具體為：

S11、啟動燃料電池車輛的燃料電池電堆，進入開機啟動狀態；

S12、向燃料電池電堆通入燃料氣體和氧化氣體，控制燃料電池電堆進入發電狀態；

S13、監測各節單電池電壓；