[发明专利]一种车用燃料电池电堆及模块耐久性考核工况及考核方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及车用燃料电池电堆及模块耐久性测试技术。

背景技术

现有技术中已有多款燃料电池汽车，并且部分已经进行了示范运行。然而，现有燃料电池汽车距离大规模商业化应用仍有一段距离，其制约因素除氢源外主要为车用燃料电池的成本和寿命。

车用燃料电池的寿命需达到5,000h以上才符合商业化生产的要求，现有技术的燃料电池寿命只有2,000h左右，与商业化生产要求的指标差距较大（U.S.Department of Energy.Multi-year research,department,and demonstration plan:Planned program activities for 2003-2010.Available from:http://www1.eere.energy.gov/hydrogen andfuelcells/mypp/pdfs/fuel_cells.pdf）。车用燃料电池耐久性欠佳的主要原因是由于车载工况加速了燃料电池的衰减。在稳定工况下运行时燃料电池的寿命较长，可达到26,300h（S.J.C.Cleghorn,D.K.Mayfield,D.A.Moore,et al.A polymer electrolyte fuel cell life test:3years of continuous operation.J.Power Sources,2006(158):446-454）。而在车载工况下，由于快速变载、频繁启动/停车等动态操作以及低温、杂质环境等影响，燃料电池的寿命会大大缩短（侯明,衣宝廉.燃料电池技术发展现状.电源技术,2008(32):649-654）。因此近年来，车载工况对燃料电池耐久性的影响是本领域中的一个需解决的技术问题。

现有技术中对燃料电池电堆寿命的研究较多，主要在电堆材料老化和操作条件两方面对燃料电池寿命的影响进行研究，目前对材料老化的研究较多，如燃料电池催化剂寿命衰减研究（Durability studies on performance degradation of Pt/C catalysts of proton exchange membrane fuel cell，i n t e r n a t i o n a l j o u rna l o f hydrogen energy 34(2009)4387–4394）；操作条件的对电堆寿命的影响研究也逐渐增多，如载荷变化下的电堆寿命、启停循环下的燃料电池寿命等（Lee SY,Cho EA,Lee JH,Kim HJ,Lim TH,Oh IH,et al.Effects of purging on the degradation of PEMFCs operating with repetitive on/off cycles.J Electrochem Soc2007;154(2):B194–200.）。但具体的燃料电池寿命测试方法不多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车用燃料电池电堆及模块寿命测试方法，对燃料电池电堆及模块的耐久性进行考核。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是:一种车用燃料电池堆模块耐久性考核工况，包括暖机过程，其特征在于所述燃料电池堆模块耐久性考核工况还包括市区工况和郊区工况，所述市区工况包括怠速载荷、常用载荷高速高载载荷，其中怠速载荷功率下运行时间占市区工况运行时间的的50-70%，平均为60%，常用载荷功率下运行时间占市区工况运行时间的的20-40%，平均为30%，高速载荷功率下运行时间占市区工况运行时间的的5-15%，平均为10%；所述郊区工况包括怠速载荷、常用载荷高速高载载荷，其中怠速载荷功率下运行时间占郊区工况运行时间的的10-30%，平均为20%，常用载荷功率下运行时间占郊区工况运行时间的的40-60%，平均为50%，高速载荷功率下运行时间占郊区工况运行时间的的20-40%，平均为30%。

本发明所述车用燃料电池堆模块耐久性考核工况的考核方法，其特征在于所述考核方法包括一些步骤：

（1）将被测试车用燃料电池电堆置于燃料电池电堆测试台上，启动电堆，在一定功率下暖机至额定工作条件；

（2）暖机后进行郊区工况测试，测试时间为一小时，其中在怠速载荷功率下运行时间6-18分钟，平均为12分钟，再常用载荷功率下运行24-36分钟，平均为30分钟，高速载荷功率下运行12-24，平均为18分钟；