[发明专利]质子交换膜燃料电池膜内含水量的测量方法

权利要求书

1.一种质子交换膜燃料电池膜内含水量的测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)测定质子交换膜燃料电池内阻中非膜阻部分的电阻值，并预设到燃料电池系统中；所述非膜阻部分的电阻值为质子交换膜燃料电池的内阻中除膜内质子传导的膜阻以外的电阻；

(2)质子交换膜燃料电池正负极两端连接一个电阻测量装置，在线测量质子交换膜燃料电池正负极两端的电阻，得到质子交换膜燃料电池的内阻；

(3)从所述质子交换膜燃料电池的内阻中扣除预设的非膜阻，得到质子交换膜燃料电池膜阻；

(4)根据所述质子交换膜燃料电池膜阻，计算质子交换膜燃料电池膜内含水量；

步骤(1)中，测定质子交换膜燃料电池非膜阻部分的电阻值的步骤如下：

1)使用具有湿度的气体对质子交换膜燃料电池进行吹扫；

2)吹扫过程中监测质子交换膜燃料电池正负极之间的电阻，当所述电阻达到平衡值时，停止吹扫并记录当前电阻值；

3)从步骤2)得到的电阻值中扣除由步骤1)增湿度计算得到的膜阻，得到非膜阻部分的电阻值；

所述膜内含水量λ＞2.98，所述非膜阻在膜内含水量λ＞2.98时为定值。

2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤1)所述具有湿度的气体的相对湿度范围为45％-100％。

3.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤1)所述吹扫的气量为25-125mLmin^-1cm^-2_电极面积；吹扫时间为3-6h。

4.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述非膜阻包括，集流板、双极板、电极上电子传导的电阻以及双极板/集流板、电极/双极板、电极内部的接触电阻。

5.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述由增湿度计算得到膜阻的计算方式如下：

其中，R_m为膜阻，L为质子交换膜厚度，A为膜的有效面积，σ为膜的质子电导率，λ为膜内含水量，α为膜表面水蒸气活度，x为膜表面水蒸气摩尔分数，P为膜表面压强，P_sat为饱和蒸气压，T为质子交换膜燃料电池工作温度。

6.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，采用公式(1)-(6)计算质子交换膜燃料电池膜内平均含水量：

R_m＝R-R₀ (1)

其中，R为质子交换膜燃料电池正负极之间的电阻，R₀为非膜阻，R_m为膜阻，L为质子交换膜厚度，σ为膜的质子电导率，A为膜的有效面积，λ为膜内含水量，α为膜表面水蒸气活度，x为膜表面水蒸气摩尔分数，P为膜表面压强，P_sat为饱和蒸气压，T为质子交换膜燃料电池工作温度。