[發明專利]一種高效檢測、維修氫氣空氣串漏故障電堆的方法

在審

• 申請號: 202210125600.5
• 申請日: 2022-02-10
• 公開（公告）號: CN114497652A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 陳小晶;蔡海衛;劉宏光;陳廣明;朱從懿;李笑暉;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: H01M8/04664
• 分類號: H01M8/04664;H01M8/008;H01M8/1004
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

本發明涉及一種串漏故障電堆的檢測、維修方法，具體涉及一種高效檢測、維修氫氣空氣串漏故障電堆的方法，包括如下步驟：S1：向電堆的陽極進口通入燃料，向陰極進口通入氧化劑，當陽極與陰極腔體的壓差達到設定壓差時，改變氧化劑的通入量，并記錄不合格膜電極；S2：向電堆的陽極出口通入燃料，向陰極出口通入氧化劑，當陽極與陰極腔體的壓差達到設定壓差，改變氧化劑的通入量，并記錄不合格膜電極；S3：停止供氣，并通入惰性氣體，直至電壓穩定；S4：更換不合格膜電極；S5：重復步驟S1?S4，直至電堆漏量達標。與現有技術相比，本發明實現了高效、準確、快速的檢測和維修。

技術領域

本發明涉及一種串漏故障電堆的檢測、維修方法，具體涉及一種高效檢測、維修氫氣空氣串漏故障電堆的方法。

背景技術

質子交換膜燃料電池(PEMFC)具有能量轉換效率高、響應速度快、低溫啟動性能好、無污染、低排放等特點，在固定發電站、備用電源、交通運輸、航空航天和軍工等領域有著非常廣泛的應用前景，尤其在燃料電池汽車方面的應用備受關注，因此，質子交換膜燃料電池技術作為一種綠色能源技術，越來越受到廣泛關注。

燃料電池在使用過程中，會對電池關鍵材料質子膜造成一定損傷，由于初期的化學侵蝕作用導致質子膜逐漸形成均勻薄化與非均勻薄化效應。氣體穿透現象使得氫氣和氧氣直接發生放熱化學反應，在膜表面形成熱點(hot spot)，導致膜產生針孔(pin hole)，針孔又會進一步使得穿透更加劇烈，熱點增多，導致質子膜的漏量持續惡化?；瘜W侵蝕伴隨著質子膜使用的整個過程，但是當化學侵蝕之后，隨后的使用環境及操作條件使得質子膜泄露加速惡化，比如濕熱循環使得質子膜膨脹和收縮，產生質子膜平面內的應力循環，使得質子膜發生疲勞破損和破裂；機械應力加劇化學腐蝕和氣體穿透效益產生的裂紋，使得其進一步發生破裂、裂口增大。因此，使用過一段時間后的電堆漏量都會增大，甚至超過正常允許泄露的指標，進而引發安全問題。而電堆在維修過程中，存在多次拆裝維修更換膜電極，漏量依然超標的問題。

現有技術中的相關測試方法為，在陰極腔體通入氧化劑，陽極腔體中通入燃料氣體。開路狀態下，如果膜電極中存在漏點，陽極的燃料氣體會穿過質子膜直接進入到陰極腔體中，并形成混合電勢，導致電堆/單電池開路電壓下降。通過提高燃料氣體的壓力，使陰陽極腔體形成一定的壓差，促使陽極更多的燃料氣體進入到陰極腔體中，可以通過開路電壓的下降情況快速判斷串漏單片。但是現有技術方法僅能識別部分串漏膜電極單片，對于靠近氧化劑出口處的漏點無法準確判斷，導致需要多次進行相關技術的測試，且不能保障有效的降低串漏故障電堆的串漏量。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題至少其一而提供一種高效檢測、維修氫氣空氣串漏故障電堆的方法，實現了高效、準確、快速的檢測和維修。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種高效檢測、維修氫氣空氣串漏故障電堆的方法，包括如下步驟：

S1：向電堆的陽極進口通入燃料，向陰極進口通入氧化劑，當陽極與陰極腔體的壓差達到設定壓差時，改變氧化劑的通入量，并記錄電壓不合格的膜電極；

S2：向電堆的陽極出口通入燃料，向陰極出口通入氧化劑，當陽極與陰極腔體的壓差達到設定壓差時，改變氧化劑的通入量，并記錄電壓不合格的膜電極；

S3：停止供氣，并向陽極腔體和陰極腔體通入惰性氣體，直至電壓穩定；

S4：更換電壓不合格的膜電極；

S5：重復步驟S1-S4，直至電堆的漏量達標；

其中，電壓不合格的膜電極為20mV均值單片電壓-被檢測膜電極的單片電壓1000mV的膜電極。電壓的檢測可以通過CVM進行。

上述的檢測步驟(由進口向腔體內部通入檢測氣體，和由出口向腔體內部通入檢測氣體)不分先后，可以根據實際需求和實際情況進行順序的調整。