[发明专利]一种燃料电池电堆膜电极串漏检测方法

说明书

本发明涉及一种燃料电池电堆膜电极串漏检测方法，包括以下步骤：步骤1：对燃料电池进行平衡测试；步骤2：在经过平衡测试的燃料电池的阳极和阴极分别通入氢气和空气；步骤3：切断阴极空气供给，开始计时，记录t₄时刻各单片电堆电压E_a1；步骤4：待有单片电压降至0.2V后，切断阳极氢气供给；步骤5：将燃料电池循环至另一寿命阶段，然后重复步骤1～4，获得该燃料电池电堆的单片电压E_x1,x＝a,b,...N；步骤6：计算不同电堆寿命循环阶段的电压变化值，判断串漏量的大小。与现有技术相比，本发明具有检测结果更具可比性、结论更加准确等优点。

技术领域

本发明涉及燃料电池膜电极串漏检测技术领域，尤其是涉及一种燃料电池电堆膜电极串漏检测方法。

背景技术

作为电动汽车的动力源和固定发电站的热电联供系统，聚合物电解质燃料电池(PEFCs)被人们进行了广泛的研究。基于2015DOE目标，为了达到技术就绪状态，基于燃料电池各组件、电堆和系统级别，汽车燃料电池动力系统需要与当今的内燃机一样耐用和可靠，相当于要求要有5000小时的使用寿命，在各种可变的相对湿度(RH)的车辆操作条件下大约7个月，并且固定式燃料电池还必须满足40000小时以上的工作寿命目标(连续运行约4.5年)，才能与现有的分布式发电系统相媲美。

多项研究表明，燃料电池核心组件——膜电极组件(MEAs)，在长期使用过程中会发生衰退。其中膜的耐久性是影响燃料电池寿命的重要因素。而在膜电极在不同水合状态下，同一寿命时间段的漏量完全不同。因此，在进行不同寿命时间段的漏量对比时，需要将电堆处于同一水合状态下，这样测得的膜电极串漏量才具有参考性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种检测结果更具可比性的燃料电池电堆膜电极串漏检测方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种燃料电池电堆膜电极串漏检测方法，包括以下步骤：

步骤1：对燃料电池进行平衡测试，该测试用于保证电堆内部水合状态的一致性；

步骤2：在经过平衡测试的燃料电池的阳极和阴极分别通入氢气和空气；

步骤3：切断阴极空气供给，开始计时，记录t₄时刻各单片电堆电压E_a1；

步骤4：待有单片电压降至0.2V后，切断阳极氢气供给；

步骤5：将燃料电池循环至另一寿命阶段，然后重复步骤1～4，获得该燃料电池电堆的单片电压E_x1,x＝a,b,...N，其中N表示检测的总次数；

步骤6：计算不同电堆寿命循环阶段的电压变化值，判断串漏量的大小，完成对膜电极的串漏检测。

优选地，所述步骤1的具体步骤为：

步骤1-1：将燃料电池电堆置于电流密度I₁下运行，给定燃料电池阴阳两极气量、电池电堆温度T₁、阴阳两极压力P_ca1和P_a1以及阴阳两极湿度RH_ca1和RH_a1参数，然后运行t₁小时；

步骤1-2：对燃料电池进行降载操作；

步骤1-3：对燃料电池进行吹扫操作。

更加优选地，所述步骤1-1中阴极气量计量比为1.5～3.0，阳极气量计量比为1.2～2.0；

所述的电流密度I₁的取值为800～2000mA/cm²；