[發(fā)明專利]基于阻抗老化特征的燃料電池催化層在線老化診斷方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111196890.4
• 申請日: 2021-10-14
• 公開（公告）號(hào): CN113917352B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉浩;陳劍
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/392
• 分類號(hào): G01R31/392
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種基于阻抗老化特征的燃料電池催化層在線老化診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)測量全新質(zhì)子交換膜燃料電池在不同老化階段的電化學(xué)阻抗譜和電化學(xué)表面積參數(shù)；

2)根據(jù)燃料電池在不同老化階段的電化學(xué)阻抗譜，分別計(jì)算當(dāng)前燃料電池在不同老化階段的預(yù)設(shè)低頻率區(qū)間與預(yù)設(shè)中高頻率區(qū)間中所有電化學(xué)阻抗譜頻率組合對應(yīng)的兩點(diǎn)阻抗老化特征；

3)重復(fù)步驟1)-2)對各個(gè)燃料電池均進(jìn)行處理，獲得所有燃料電池在不同老化階段的預(yù)設(shè)低頻率區(qū)間與預(yù)設(shè)中高頻率區(qū)間中所有電化學(xué)阻抗譜頻率組合對應(yīng)的兩點(diǎn)阻抗老化特征以及對應(yīng)的電化學(xué)表面積參數(shù)；

4)根據(jù)所有燃料電池在不同老化階段的預(yù)設(shè)低頻率區(qū)間中所有電化學(xué)阻抗譜頻率組合對應(yīng)的兩點(diǎn)阻抗老化特征以及對應(yīng)的電化學(xué)表面積參數(shù)，選取預(yù)設(shè)低頻率區(qū)間內(nèi)的最佳電化學(xué)阻抗譜頻率組合，將預(yù)設(shè)低頻率區(qū)間內(nèi)的最佳電化學(xué)阻抗譜頻率組合對應(yīng)的兩點(diǎn)阻抗老化特征作為預(yù)設(shè)低頻率區(qū)間的最佳兩點(diǎn)阻抗老化特征；

5)根據(jù)所有燃料電池在不同老化階段的預(yù)設(shè)中高頻率區(qū)間中所有電化學(xué)阻抗譜頻率組合對應(yīng)的兩點(diǎn)阻抗老化特征以及對應(yīng)的電化學(xué)表面積參數(shù)，選取預(yù)設(shè)中高頻率區(qū)間內(nèi)的最佳電化學(xué)阻抗譜頻率組合，將預(yù)設(shè)中高頻率區(qū)間內(nèi)的最佳電化學(xué)阻抗譜頻率組合對應(yīng)的兩點(diǎn)阻抗老化特征作為預(yù)設(shè)中高頻率區(qū)間的最佳兩點(diǎn)阻抗老化特征；

6)將所有燃料電池在不同老化階段的預(yù)設(shè)低頻率區(qū)間與預(yù)設(shè)中高頻率區(qū)間中最佳電化學(xué)阻抗譜頻率組合對應(yīng)的最佳兩點(diǎn)阻抗老化特征以及對應(yīng)的電化學(xué)表面積參數(shù)構(gòu)成訓(xùn)練集，基于訓(xùn)練集對燃料電池老化診斷回歸模型進(jìn)行訓(xùn)練，獲得訓(xùn)練好的燃料電池老化診斷回歸模型；

7)在線診斷時(shí)，僅采集待診斷燃料電池在當(dāng)前老化階段下測量得到的預(yù)設(shè)低頻率區(qū)間與預(yù)設(shè)中高頻率區(qū)間的最佳電化學(xué)阻抗譜頻率組合對應(yīng)的阻抗值，計(jì)算出待診斷燃料電池在預(yù)設(shè)低頻率區(qū)間與預(yù)設(shè)中高頻率區(qū)間中的最佳兩點(diǎn)阻抗老化特征并輸入到訓(xùn)練好的燃料電池老化診斷回歸模型中進(jìn)行診斷，輸出獲得當(dāng)前待診斷燃料電池的預(yù)測電化學(xué)表面積參數(shù)，根據(jù)燃料電池的預(yù)測電化學(xué)表面積參數(shù)判斷當(dāng)前待診斷燃料電池中催化層的老化狀態(tài)；

所述步驟5)具體為：

根據(jù)所有燃料電池在不同老化階段的預(yù)設(shè)中高頻率區(qū)間中所有電化學(xué)阻抗譜頻率組合對應(yīng)的兩點(diǎn)阻抗老化特征以及對應(yīng)的電化學(xué)表面積參數(shù)，計(jì)算所有燃料電池的所有老化階段中相同電化學(xué)阻抗譜頻率組合的兩點(diǎn)阻抗老化特征與對應(yīng)的電化學(xué)表面積參數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)，遍歷計(jì)算獲得預(yù)設(shè)中高頻率區(qū)間內(nèi)所有電化學(xué)阻抗譜頻率組合對應(yīng)的相關(guān)系數(shù)，由所有電化學(xué)阻抗譜頻率組合對應(yīng)的相關(guān)系數(shù)構(gòu)成相關(guān)系數(shù)矩陣，將相關(guān)系數(shù)矩陣中絕對值最大的相關(guān)系數(shù)對應(yīng)的電化學(xué)阻抗譜頻率組合作為預(yù)設(shè)中高頻率區(qū)間的最佳電化學(xué)阻抗譜頻率組合，然后將最佳電化學(xué)阻抗譜頻率組合對應(yīng)的兩點(diǎn)阻抗老化特征作為預(yù)設(shè)中高頻率區(qū)間的最佳兩點(diǎn)阻抗老化特征。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于阻抗老化特征的燃料電池催化層在線老化診斷方法，其特征在于，所述步驟2)具體為：

在預(yù)設(shè)低頻率區(qū)間與預(yù)設(shè)中高頻率區(qū)間中，當(dāng)前燃料電池在每個(gè)老化階段的電化學(xué)阻抗譜中兩個(gè)不同電化學(xué)阻抗譜頻率作為一個(gè)電化學(xué)阻抗譜頻率組合，計(jì)算一個(gè)電化學(xué)阻抗譜頻率組合中較高的電化學(xué)阻抗譜頻率的阻抗虛部與較低的電化學(xué)阻抗譜頻率的阻抗虛部的差值并將該差值作為一個(gè)兩點(diǎn)阻抗老化特征，分別遍歷預(yù)設(shè)低頻率區(qū)間與預(yù)設(shè)中高頻率區(qū)間中所有電化學(xué)阻抗譜頻率組合，獲得當(dāng)前燃料電池在當(dāng)前老化階段的預(yù)設(shè)低頻率區(qū)間與預(yù)設(shè)中高頻率區(qū)間中所有電化學(xué)阻抗譜頻率組合對應(yīng)的兩點(diǎn)阻抗老化特征，遍歷當(dāng)前燃料電池的不同老化階段，獲得當(dāng)前燃料電池在不同老化階段的預(yù)設(shè)低頻率區(qū)間與預(yù)設(shè)中高頻率區(qū)間中所有電化學(xué)阻抗譜頻率組合對應(yīng)的兩點(diǎn)阻抗老化特征。