[发明专利]质子交换膜燃料电池金属双极板电堆的快速活化方法

权利要求书

1.一种质子交换膜燃料电池金属双极板电堆的快速活化方法，其特征在于包括：在一定条件下进行极化曲线快速工况活化，再进行高电密梯度稳态活化，以此为一个活化周期，最后进行间歇式循环活化；

极化曲线快扫工况活化过程：采用一次强制变载活化过程在短时间内使质子交换膜迅速润湿，在梯度加载和迅速降载的过程中，将电位设置为由高到低再到升高的过程，使催化剂在短时间内发生一次氧化还原过程；

高电密梯度稳态活化过程：采用高电密的恒流活化进一步打开电池内部传质通道，从而构建催化层三项界面促进电化学反应的进行，降低高电密运行时的空气湿度调节电池内部的水平衡状态；

间歇性循环活化过程：当完成高电密梯度稳态活化过程后停机一定时间，再返回极化曲线快扫工况活化过程进行间歇式循环运行完成该电堆的活化过程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于：所述极化曲线快扫工况活化过程为：

对组装完成的电堆进行三腔气密性检测，包括三腔外漏、氢单腔保压、氢氧腔互串和氢氧腔串水腔的气密性测试；

对电堆进行电化学试漏，通过向电池阴极通入空气、向电池阳极通入氢气，当氢气压力达到设定值时关闭氢气尾排阀，继续调节氢气压力至设定阈值，待电堆总电压不再增长，停止进气并观察电堆单节电压的变化情况，判定每节电池是否试漏合格；

进行极化曲线快扫工况活化过程：设定电池温度、气体湿度、空气计量比、加载速率、空气和氢气入堆压力初始值，在此初始的电密点稳定运行设定时间后；保持电池温度、气体湿度及加载速率不变，设置空气计量比，对空气和氢气入堆压力依次增加，并在增加后的此电密点稳定运行设定时间；再以相同的加载速率加载至三个不同电密点、同时计量比和氢气、空气入堆气体压力保持不变，分别在三个电密点稳定运行设定时间；最后以一定降载速率降电密迅速降至0，停止进气并保持一定时间。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于：所述高电密梯度稳态活化过程为：设置电堆温度、空气湿度和空气计量比数值，将氢气设置为回流增湿的方式，尾排方式为脉冲排；

以一定的加载速率逐渐加载至设定阈值，再调节空气和氢气入堆压力分别为设定值A，并在此电密点稳定运行一定时间；

继续增大加载速率至更高电密点，再调节空气和氢气入堆压力分别保持在设定值A,并在此电密点稳定运行一定时间；

最后以设定的降载速率使电流密度迅速降至0，并关闭负载开关，停止进气和水循环并停机。