[發(fā)明專利]一種商業(yè)化大面積燃料電池電堆的活化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110327702.0
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN112928309B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏冬冬;張超;管俊生;王文智;陶安文;戴俊
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州弗爾賽能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04223
• 分類號: H01M8/04223;H01M8/04298
• 代理公司: 蘇州睿昊知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32277
• 代理人: 馬小慧

1.一種商業(yè)化大面積燃料電池電堆的活化方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：將質(zhì)子交換膜燃料電池電堆的陰陽極進(jìn)氣通道，灌滿去離子水；

S2：清空去離子水，通入相對濕度100%的N₂對電堆進(jìn)行吹掃；

S3：停止進(jìn)N₂后，通入氫氣和空氣，在低電密及低工作溫度下運(yùn)行，進(jìn)行激活電堆；

S4：待電堆激活后，根據(jù)電堆條件敏感性實(shí)驗(yàn)設(shè)置電堆的活化運(yùn)行條件；

S5：在活化條件下，對燃料電池進(jìn)行連續(xù)變電流強(qiáng)制活化，將電堆從開路以恒定的速率拉載電流至預(yù)先設(shè)定的電流值，在預(yù)先設(shè)定的電流值下，電堆運(yùn)行一段時間后，再以恒定的速率降載電流至電堆恢復(fù)開路狀態(tài)；

S6：重復(fù)步驟S5，直到每次拉載至預(yù)先設(shè)定的電流值時，電堆的平均電壓和單體極值電壓差的變化值趨于穩(wěn)定，則活化完成；

S7：電堆完成活化后, 在步驟S4活化運(yùn)行條件下，電堆以恒定的速率進(jìn)行連續(xù)強(qiáng)制升電流，直至電堆平均電壓小于等于0.6V或單體極值電壓差大于等于40mV，則將電堆運(yùn)行條件調(diào)整至峰值功率測試條件，繼續(xù)以恒定的速率進(jìn)行連續(xù)強(qiáng)制升電流，直至電堆平均電壓小于等于0.6V或單體極值電壓差大于等于40mV，再以恒定的速率降載電流至開路狀態(tài)；

S8：重復(fù)步驟S7中峰值功率測試條件下運(yùn)行步驟，直至電堆平均電壓小于等于0.6V或單體極值電壓差大于等于40mV時，電堆的電流值無法再繼續(xù)拉升為止，得到電堆最大峰值功率；

其中，大面積燃料電池電堆為活性面積260cm²的168片質(zhì)子交換膜燃料電池電堆；所述低電密為小于0.5A /cm²的電密，所述低工作溫度為低于60℃的工作溫度，至少運(yùn)行3min來激活電堆；所述步驟S4中活化運(yùn)行條件包括陽極和陰極的氣體壓力、相對濕度、進(jìn)口冷卻劑溫度及H₂和空氣用氣計(jì)量比；所述預(yù)先設(shè)定的電流值小于所述步驟S8中無法再繼續(xù)拉升的最終電流值。

2.如權(quán)利要求1所述的一種商業(yè)化大面積燃料電池電堆的活化方法，其特征在于：所述質(zhì)子交換膜燃料電池電堆在峰值功率測試條件下，能夠進(jìn)行極化曲線測試。

3.如權(quán)利要求1所述的一種商業(yè)化大面積燃料電池電堆的活化方法，其特征在于：所述步驟S1中去離子水的溫度為40℃。

4.如權(quán)利要求1所述的一種商業(yè)化大面積燃料電池電堆的活化方法，其特征在于：所述步驟 S3中通入氫氣和空氣的計(jì)量比為2:3。

5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的一種商業(yè)化大面積燃料電池電堆的活化方法，其特征在于：所述活化運(yùn)行條件為陽極和陰極的氣體壓力分別是90kpa和80kpa、相對濕度RH70%、進(jìn)口冷卻劑溫度58℃及H₂和空氣用氣計(jì)量比是1.7:2.7。

6.如權(quán)利要求5所述的一種商業(yè)化大面積燃料電池電堆的活化方法，其特征在于：所述步驟S5中預(yù)先設(shè)定的電流值為340A，在340A下，電堆運(yùn)行3min后，再以恒定的速率降載電流至電堆恢復(fù)開路狀態(tài)。

7.如權(quán)利要求6所述的一種商業(yè)化大面積燃料電池電堆的活化方法，其特征在于：所述步驟S7中峰值功率測試條件為陽極和陰極的氣體壓力分別是110kpa和100kpa、相對濕度RH60%、進(jìn)口冷卻劑溫度63℃及H₂和空氣用氣計(jì)量比是1.5:2.4。