[发明专利]氢燃料电池耐久性加速测试系统

说明书

本发明涉及一种氢燃料电池耐久性加速测试系统，其包括：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；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；本发明通过采集氢燃料电池相关实验数据，并分析相应膜电极的衰减机理，从而计算出氢燃料电池耐久性即使用寿命，能够加速氢燃料电池寿命测试，开发使用寿命长的氢燃料电池。

技术领域

本发明涉及一种氢燃料电池耐久性测试领域，尤其涉及一种氢燃料电池耐久性加速测试系统。

背景技术

氢燃料电池是一种以氢气为燃料，氧气为氧化剂的燃料电池，具有零排放、效率高、启动速度快、低温运行等优点。氢燃料电池具有广泛的应用领域，既可作为动力电源应用于汽车、航天、无人机领域，也可应用于分布式发电、家庭热电联供、备用电源领域。

虽然氢燃料电池具有众多优点，但是当前氢燃料电池成本过高、寿命较短，导致其商业化进程缓慢。目前，氢燃料电池寿命普遍较短，氢燃料电池要满足商业化需求，寿命需达到一定的条件，当作为动力电源时，氢燃料电池最低寿命要求为500小时，当用于分布式发电时，则寿命至少需达到40000小时。然而传统的氢燃料电池耐久性测试循环周期长，采集样本少，会造成成本过高、实验数据不准确的问题。

因此，亟需开发一种新的氢燃料电池耐久性加速测试系统，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种氢燃料电池耐久性加速测试系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种氢燃料电池耐久性加速测试系统，其包括：

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