[发明专利]燃料电池电堆耐久性加速测试方法及耐久性加速测试装置

权利要求书

1.一种燃料电池电堆耐久性加速测试方法，其特征在于，所述燃料电池电堆耐久性加速测试方法包括：

采用多喷嘴氢喷射器控制阳极反应气体供给，并利用空气流量控制器结合控制策略控制阴极反应气体供给；

以及利用温度控制系统实时调节控制燃料电池电堆工作温度和加速老化工况下反应气体供给温度；

经上述控制过程准确获得燃料电池电堆的耐久性加速测试结果。

2.如权利要求1所述的燃料电池电堆耐久性加速测试方法，其特征在于，所述采用多喷嘴氢喷射器控制阳极反应气体供给包括；

步骤1，进行氮气吹扫，第一三通阀门和第二三通阀门关闭氢气空气通道，氮气吹扫完成后燃料电池正式运行；

步骤2，空气由高压空气源提供，经过第一三通阀门、第一减压阀、第一过滤器、空气流量控制器、第一加湿器至燃料电池电堆内部，最后通过第一背压阀门排出尾气；

步骤3，氢气由高压氢气源提供，氢气经过第二三通阀门、第二减压阀、第二过滤器、多喷嘴氢喷射器，第二加湿器至燃料电池电堆内部，在燃料电池电堆阳极产生的尾气经过氢气回收系统回收，最终进入氢气支路。

3.如权利要求1所述的燃料电池电堆耐久性加速测试方法，其特征在于，利用空气流量控制器结合控制策略控制阴极反应气体供给方法包括：

第一步，燃料电池正式运行时，初始阴极反应气体供给量设置远大于实际需求量，按照设置的初始阴极反应气体供给量控制空气流量控制器提供空气；

第二步，数据采集模块及控制模块对电子负载工况变化进行监测和分析，将控制信号发送至多喷嘴氢喷射器和空气流量控制器，使气体供应量达到所需实际供气量的要求。

4.如权利要求3所述的燃料电池电堆耐久性加速测试方法，其特征在于，

由电子负载所需电流密度确定所需理论供气量，将理论供气量乘以过量系数即为所需实际供气量；

所述空气流量控制器在阴极侧采用不低于2.5的过量系数，当工况电流密度由低向高转变时，采用前馈调节方法，提前10s进行气体流量的转变。

5.如权利要求1所述的燃料电池电堆耐久性加速测试方法，其特征在于，所述利用温度控制系统实时调节控制燃料电池电堆工作温度和加速老化工况下反应气体供给温度包括：

(1)冷却剂由电控循环泵驱动进入燃料电池电堆内部的冷却剂通道，冷却剂由第一冷却剂储存箱提供，此时第二阀门关闭；

(2)当需要对冷却剂进行加热，使电堆的温度快速达到工作需求时，加热器将冷却剂加热然后输送到燃料电池冷却剂流道中，此时第三阀门关闭，冷却剂不经过散热器直接经过第三旁通管道进入电堆，电子风扇关闭；

(3)当不需要对冷却剂进行加热时，加热器不工作，此时第三阀门打开，冷却剂经过散热器，电子风扇打开；

(4)对电堆进行降温时，关闭第一阀门和第一电子风扇，打开第二阀门与第二电子风扇，此时第二温度控制子系统的冷却剂温度和室温相同，进行降温。

6.一种燃料电池电堆耐久性加速测试装置，其特征在于，所述燃料电池电堆耐久性加速测试装置设置有与燃料电池电堆通过管路连通的高压空气源、氮气源和高压氢气源，以及电子负载和电化学工作站；

所述高压空气源与燃料电池电堆之间的管路依次连接有第一三通阀门、第一减压阀、第一压力传感器、第一过滤器、空气流量控制器、第一流量传感器、第一旁通阀门、第一加湿器、第一温度传感器和第一湿度传感器；

所述高压氢气源与燃料电池电堆之间的管路依次连接有第二三通阀门、第二减压阀、第二压力传感器、第二过滤器、多喷嘴氢喷射器、第二流量传感器、第二旁通阀门、第二加湿器、第二温度传感器和第二湿度传感器，所述燃料电池电堆通过氢气回收系统与第二三通阀门连通；

所述第一三通阀门与第二三通阀门之间通过管路连接，所述氮气源通过连接管路与第一三通阀门和第二三通阀门连接；

所述燃料电池电堆通过管路与第一散热器和第二散热器连接，所述第一散热器的输出端依次通过第一冷却剂储存箱、第一阀门、加热器、第三温度传感器、电控循环水泵与燃料电池电堆连接，所述第二散热器的输出端依次通过第二冷却剂储存箱、第二阀门、第一阀门、加热器、第三温度传感器、电控循环水泵与燃料电池电堆连接。