[发明专利]氢燃料电池耐久性加速测试系统

权利要求书

1.一种氢燃料电池耐久性加速测试系统，其特征在于，包括：

热压机、燃料电池测试模块、阻抗仪、电化学工作站、扫描电镜、离子色谱；其中

将催化剂浆料涂覆在质子交换膜上形成催化层后，所述热压机适于将自制扩散层热压在催化层两侧，以形成膜电极；

将膜电极组装进氢燃料电池中，并对氢燃料电池进行单电池活化；

所述燃料电池测试模块适于控制氢燃料电池的电池温度范围为50-80℃，加湿相对湿度范围为50-70％，无工作背压，对输入气体流量进行调节，以控制氢气、空气利用率，即将氢气利用率范围控制在60％-70％，空气利用率范围控制在35％-45％后，并采集氢燃料电池进行开路电压工况运行前后膜电极的极化曲线；

所述阻抗仪适于采集氢燃料电池进行开路电压工况运行前后膜电极的交流阻抗谱；

所述电化学工作站适于采集氢燃料电池进行开路电压工况运行前后膜电极的线性扫描伏安曲线；

当氢燃料电池进行开路电压工况运行结束，所述扫描电镜适于采集催化层的截面图；以及

氢燃料电池的开路电压下降值大于初始开路电压的20％和/或开路电压工况运行时间不小于500小时时，氢燃料电池停止运行开路电压工况；

所述离子色谱适于通过氢燃料电池进行开路电压运行时产生的废水，以采集废水中氟离子浓度；

根据氢燃料电池进行开路电压工况运行前后膜电极的极化曲线、交流阻抗谱、线性扫描伏安曲线、催化层的截面图和氟离子浓度，以对氢燃料电池耐久性进行判断，即

Y＝(20％*X₁+30％*X₂+10％*X₃+30％*X₄+10％*X₅)*Z；

Z＝0.34T+0.50R；其中

氢燃料电池总耐久度为Y，膜电极的极化曲线测得的耐久度为X₁，交流阻抗谱测得的耐久度为X₂，线性扫描伏安曲线测得的耐久度X₃，催化层的截面图测得的耐久度X₄，氟离子浓度测得的耐久度X₅，以及Z为温湿度补偿系数，T为平均环境温度与电池标称最高温度的绝对差值，R为平均环境湿度与电池标称最高湿度的绝对差值。

2.如权利要求1所述的氢燃料电池耐久性加速测试系统，其特征在于，

所述燃料电池测试模块包括：加湿罐、加热棒、背压阀、质量流量计、电子负载；

所述加湿罐适于调节氢燃料电池的湿度，所述加热棒适于调节氢燃料电池的温度，所述背压阀适于调节氢燃料电池的工作背压，即

通过控制氢燃料电池的湿度、温度、工作背压满足设定需求后，所述电子负载适于控制氢燃料电池进行恒流放电，并测量电压；以及

所述质量流量计适于根据氢燃料电池进行恒流放电时的工作电流密度对输入气体流量进行调节。

3.如权利要求1所述的氢燃料电池耐久性加速测试系统，其特征在于，

所述电化学工作站包括：恒电位仪；

所述恒电位仪适于采集氢燃料电池进行开路电压工况运行前后膜电极的线性扫描伏安曲线和短路电阻。

4.如权利要求1所述的氢燃料电池耐久性加速测试系统，其特征在于，

将一定量的催化剂、分散剂和Nafion溶液混合均匀后，以制成催化剂浆料，并将催化剂浆料涂覆在质子交换膜上，即

在质子交换膜两侧分别形成阳极催化层、阴极催化层，所述热压机将自制扩散层热压在阳极催化层、阴极催化层上，以形成膜电极。

5.如权利要求4所述的氢燃料电池耐久性加速测试系统，其特征在于，

所述自制扩散层包括：碳纸和覆盖在碳纸上的微孔层；

将碳纸贴合在在阳极催化层、阴极催化层上，以进行热压；

进行热压时，温度范围为145-160℃，压力范围为0.2-0.4MPa。