[发明专利]一种燃料电池堆膜电极状况现场检测方法和检测装置

权利要求书

1.一种燃料电池堆膜电极状态现场检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）将氢气和氮气或空气分别充入待测燃料电池堆或单体的膜电极两侧，如果充入的是氢气和氮气，则氢气和氮气流经燃料电池，或者堵死出口，如果充入的是空气，则需要堵死空气侧出口，用待测燃料电池外接负载直至待测燃料电池不再有开路电压；

（2）给待测燃料电池进行恒定电流充电，连续记录各节燃料电池电压，当各节燃料电池电压不低于0.5V时停止充电；

（3）改变恒定电流值两次或者多次，重复步骤（2）过程，得到两个或者多个恒定电流下的各节燃料电池电压数据；

（4）对两个或多个恒定电流下测量的该节燃料电池电压变化过程进行关于时间的微分，确定该节燃料电池在某电压下对应两个或多个恒定电流I_G充电中的电压变化率dV/dt；

（5）将上述的恒定电流I_G和电压变化率dV/dt通过线性拟合或计算得到对应电压变化率为0时的电流值，即为该节燃料电池膜电极的氢渗透电流i_H；

（6）绘制(I_G-i_H)/(dV/dt)该节燃料电池电压V的曲线，找出最低点L及其对应电压V_dl，该点的(I_G-i_H)/(dV/dt)值即为该节燃料电池膜电极双电层电容C_dl；

（7）对步骤（6）中曲线进行积分得催化剂脱氢对应电荷量Q_Pt，通过公式得该节燃料电池膜电极催化剂有效活性面积EAS，其中q代表单位面积催化剂所带电量，W_Pt为铂载量；或用公式求出催化剂有效面积比R_EA，表示催化剂有效活性面积与膜电极有效面积A_MEA之比；

（8）从起始充电区得到电压阶越变化值△V，用公式R＝△V/I_G得到该节燃料电池阻抗R；

（9）对燃料电池堆内各节燃料电池进行步骤（4）-（8）的操作，得到燃料电池堆各节燃料电池膜电极状况参数。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：所述氢气和氮气或空气为增湿的气体或不增湿的气体。

3.一种实现权利要求1所述检测方法的检测装置，其特征在于：包括恒流电源（1）、电流传感器（2）、数据采集器（3）和数据处理单元（4），所述恒流电源（1）的正负极分别通过导线与待测燃料电池（5）集电板的阴极和阳极相连，电流传感器（2）连接在恒流电源（1）负极和待测燃料电池（5）集电板的阳极间；所述电流传感器（2）的电流信号端口A与数据采集器（3）的模拟量输入端口B相连；所述数据采集器（3）的模拟量输入端口B同时与待测燃料电池（5）的各节电池相连，数据采集器（3）的数据传输端口C与数据处理单元（4）的数据传输端口D相连。

4.根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于：所述待测燃料电池（5）为燃料电池单体或燃料电池堆，数据采集器（3）有多少路电压信号线即能够同时测量多少节燃料电池。