[發明專利]一種陽極抗反極的燃料電池快速活化方法

在審

• 申請號: 202110516271.2
• 申請日: 2021-05-12
• 公開（公告）號: CN113285096A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 肖偉強;張大陸;劉景新;劉付洋;曹東
• 申請（專利權）人: 上海申風投資管理有限公司
• 主分類號: H01M8/04223
• 分類號: H01M8/04223;H01M8/04089;H01M8/04225;H01M8/04302;H01M8/04537
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊;柏子雵

本發明公開了一種陽極抗反極的燃料電池快速活化方法，其特征在于，包括以下步驟：將質子交換膜燃料電池與測試臺相連接；質子交換膜燃料電池加熱；對質子交換膜燃料電池分階段逐漸加強地加載電流密度，加載過程中每個階段運行并停留，再進入下一階段；保持恒電流密度并運行；維持恒電流密度，保持氫氣供應，切斷空氣供應，使質子交換膜燃料電池的單電池電壓降到0.1V以下維持至少5秒；切回空氣供應，保持恒電流密度并運行；循環多次；保持恒電流密度并運行。本發明提供的活化工藝，經過活化后，PEMFC活化的性能等同于傳統的活化工藝后的效果，但是時間大幅度減少，只有3h左右，是一種有效的節省時間以及成本的活化工藝。

技術領域

本發明涉及一種陽極抗反極的質子交換膜燃料電池的快速活化方法，屬于燃料電池技術領域。

背景技術

質子交換膜燃料電池(PEMFC)是將燃料中的化學能轉變為電能的供電裝置，具有啟動速度快、能量轉化效率高、無環境污染等優點，PEMFC作為汽車動力源具有廣泛的應用前景，目前已有不少燃料電池車投入試運行階段，但是由于車用燃料電池汽車運行環境惡劣，電池使用壽命不長，制約了燃料電池的廣泛使用。

當PEMFC制造好，需要對它進行活化試驗，才能達到達到最佳狀態。PEMFC的傳統活化工藝有很多種，按照PEMFC的放電狀態可分為三種，一是PEMFC預處理活化(未放電前)，二是PEMFC原位活化(剛開始放電)，三是PEMFC恢復性活化(放電一段時間后)。預處理活化有水煮或蒸汽熏電極的方式、PEMFC注入高溫去離子水或把PEMFC浸入高溫去離子水中一段時間的方法、氫氣演化法(H₂ evolution)、CO吸附氧化法、采用不同濃度的硫酸處理PEM等。原位活化有恒流活化、變流活化、恒電壓活化、改變操作條件活化等；恢復性活化有氫泵活化法等。

傳統的PEMFC的活化過程通常需要幾個小時或者幾天，這不僅需要消耗大量的氫氣，還延遲了PEMFC的生產周期。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：現有PEMFC的活化過程耗時長、氫氣量消耗大的技術問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種陽極抗反極的燃料電池快速活化方法，包括以下步驟：

步驟1)：將質子交換膜燃料電池與測試臺相連接；

步驟2)：用氮氣對測試臺的陰、陽極進行吹掃；當氮氣吹掃時，質子交換膜燃料電池加熱到65℃；

步驟3)：在燃料電池陽極通入濕度100％氫氣、陰極通入濕度100％空氣，化學計量比分別為1.5、2.5，運行壓力為常壓，關注開路電壓，待其穩定；

步驟4)：對質子交換膜燃料電池分階段逐漸加強地加載電流密度，加載過程中每個階段運行并停留，再進入下一階段；保持最后一階段，即最強的電流密度為恒電流密度并運行；

步驟6)：維持恒電流密度，保持氫氣供應，切斷空氣供應，使質子交換膜燃料電池的單電池電壓降到0.1V以下維持至少5秒；

步驟7)：切回空氣供應，保持恒電流密度并運行；

步驟8)：順序循環步驟6)、步驟7)多次；

步驟9)：保持恒電流密度并運行。

優選地，所述步驟2)中氮氣的相對濕度為100％，溫度為80℃；吹掃的時間為10min。

優選地，所述步驟2)中陽極的氮氣流量等同于燃料電池100mA/cm²運行時的氫氣流量化學計量比1.5，陰極的氮氣流量等同于燃料電池100mA/cm²運行時的空氣化學計量比2.5，運行壓力為常壓。

優選地，所述步驟3)中開路電壓的穩定時間為1min。