[发明专利]一种燃料电池的电堆活化方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池的电堆活化方法，包括特定的具体步骤：对电堆进行分段式加载；分别预设第一加载载荷与第一卸载载荷，将电堆加载到所述第一加载载荷；将电堆的实际载荷卸载为所述第一卸载载荷；将电堆的实际载荷卸载为零；分别预设第二加载载荷与第一空气化学计量比；将电堆加载到所述第二加载载荷；将电堆的实际空气化学计量比调整至所述第一空气化学计量比；将电堆的实际载荷卸载为零。本发明实施例提供的燃料电池的电堆活化方法，通过对放电电流进行不同的、有针对性的调控，以及通过氢气对催化剂活性点位的还原和低电位对催化剂的活化，极大地缩短了活化时间，提高了质子交换膜燃料电池的生产效率。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种燃料电池的电堆活化方法。

背景技术

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，不受卡诺循环效应的限制，以燃料和氧气作为原料；没有机械传动部件，因此没有噪声污染，排放出的有害气体极少。质子交换膜燃料电池由于具有低温启动，结构简单、操作简便等特点，近年来越来越受到人们的重视。

由于在初次运行时燃料电池堆在电化学反应中的活性很低，因此需要提前在既定条件下对电堆进行活化处理以最大程度地保证燃料电池电堆正常的初始性能。在现有技术中，质子交换膜燃料电池电堆的活化方法通常选用恒定的大电流对电堆进行持续放电，达到强制活化的目的，而这一过程往往需要耗费较长的时间(一般为12～48小时)，严重影响了燃料电池的生产效率。

发明内容

本发明提供了一种燃料电池电堆活化方法，以解决现有的质子交换膜燃料电池电堆活化过程耗费大量时间的技术问题，通过对放电电流进行控制，采用氢气还原催化剂活性点位与低电位强极化的过程，可以快速活化电堆，提高质子交换膜燃料电池的使用与生产效率。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种燃料电池的电堆活化方法，其包括：

步骤一，以第一加载斜率将电堆的额定载荷分为阶梯式的至少三段预设目标载荷，在对所述电堆进行放电的过程中，依次达到每一段预设目标载荷，且在达到每一段预设目标载荷时运行第一预设时间，在达到所述额定载荷时以第一卸载斜率将所述电堆的实际载荷卸载为零；

步骤二，分别预设第一加载载荷与第一卸载载荷，在对所述电堆进行放电的过程中，运行多次第一预设放电步骤，其中，所述第一卸载载荷小于所述第一加载载荷，所述第一加载载荷大于或等于所述额定载荷，所述第一预设放电步骤为：

以第二加载斜率将所述电堆加载到所述第一加载载荷；

当达到所述第一加载载荷时运行第二预设时间，并在达到所述第一加载载荷后将所述电堆的实际载荷卸载为所述第一卸载载荷，在达到所述第一卸载载荷时运行第三预设时间，并切断空气供给、保持氢气供应、保持所述电堆处于第一预设温度；

在运行所述第三预设时间后，以第二卸载斜率将所述电堆的实际载荷卸载为零，在所述电堆的实际载荷卸载为零后的第四预设时间内，保持氢气腔在第一预设氢气压力，保持所述电堆处于第二预设温度，保持空气腔处于第一预设空气压力；

步骤三，分别预设第二加载载荷与第一空气化学计量比，在对所述电堆进行放电的过程中，运行多次第二预设放电步骤，其中，所述第二加载载荷为所述电堆的额定载荷，所述第二预设放电步骤为：

以第三加载斜率将所述电堆加载到所述第二加载载荷；

当达到所述第二加载载荷时运行第五预设时间，并在达到所述第二加载载荷后将所述电堆的实际空气化学计量比调整至所述第一空气化学计量比，在达到所述第一空气化学计量比时运行第六预设时间；

在运行所述第六预设时间后，以第三卸载斜率将所述电堆的实际载荷卸载为零，在所述电堆的实际载荷卸载为零后的第七预设时间内，切断空气与氢气的供应。

作为优选方案，在运行多次所述第二预设放电步骤后，还包括极化测试，所述极化测试为：