[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

说明书

本发明属于燃料电池检测技术领域，公开了一种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，为解决现有测试方法不能实现加速工况测试时对电堆温度快速升高或降低的功能，无法考虑电堆工作温度快速变化对耐久性的影响问题；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。经上述控制过程获得燃料电池电堆的耐久性加速测试结果。本发明实现了加速老化工况下反应气体供给和电堆工作温度快速调节的功能，使燃料电池电堆耐久性加速测试系统能够用于加速老化测试，获得准确的测试结果。

技术领域

本发明属于燃料电池检测技术领域，尤其涉及一种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。

背景技术

目前，燃料电池具有无污染、能量转换效率高、启动速度快、工作过程中振动小、工作温度相较于内燃机低等优点。但是燃料电池同样有着限制其商业化应用的难点，最关键的问题之一是燃料电池的寿命，也就是耐久性。通过对燃料电池电堆的各种耐久性测试能够很好的了解燃料电池电堆的寿命和耐久性衰减的机理，为增加燃料电池电堆的寿命做出贡献。燃料电池电堆的耐久性测试极其耗费时间，通常来说需要几千小时的测量，也耗费人力物力，这就为燃料电池电堆的耐久性测试带来了很大的限制。

燃料电池电堆耐久性测试中负载工况存在两种情况：稳态和动态。燃料电池电堆在动态负载工况下长期运行会出现各种衰减，模拟车辆真实运行工况的动态负载的耐久性测试更能反映实际情况。不同的动态工况会造成不同的衰减速度，如果在改变动态工况的情况下使衰减速度更快且最终在更短的时间内达到同样的衰减效果，这对于耐久性研究无疑具有重大意义。现有专利CN111082093A给出了一种氢燃料电池耐久性测试系统及工作方法，能够对燃料电池耐久性进行测试，但是耐久性加速测试的负载变化频率更快、变化幅度更大，电堆工作条件也会随着快速变化，如气体流量、工作温度、工作压力，所以需要对测试系统进行改进。现有技术中并没有提到耐久性加速测试这一方面，为了缩短耐久性测试的时间，需要设计一种燃料电池电堆耐久性加速测试系统及其工作方法。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)燃料电池电堆的耐久性测试极其耗费时间，通常来说需要几千小时的测量，也耗费人力物力，为燃料电池电堆的耐久性测试带来了很大的限制。现有燃料电池电堆测试系统及装置用于电堆加速测试时，反应气体供给存在延迟、不及时的问题，电堆温度需要大幅变化时温度控制调节所需时间长，这些问题的存在导致电堆耐久性加速测试结果不准确。

(2)现有电堆测试系统及方法主要是针对稳态性能测试，用于恒流电堆耐久性测试时，反应气体流量、工作温度、工作压力、进气湿度等工作参数稳定，能够很好地控制，用于动态工况耐久性测试时，上述工作参数会出现瞬态变化，影响电堆性能，进而影响电堆耐久性测试结果，在电堆耐久性加速工况测试情况下，现有测试系统及方法不能满足测试对工作参数快速响应的要求，耐久性测试结果不能完全反映加速工况对电堆耐久性的影响，特别是，现有测试系统及方法不能实现加速工况测试时对电堆温度快速升高或降低的功能，无法考虑电堆工作温度快速变化对耐久性的影响，而该功能是未来电堆耐久性加速测试研究需要具备的。

解决以上问题及缺陷的意义为：

本发明根据燃料电池电堆加速测试对反应气体控制及温度快速调节的需求，设计了电堆耐久性加速测试系统及装置，提出了相应的测试方法，为电堆耐久性加速测试提供了解决方案，消除反应气体供给延迟及温度调节缓慢对电堆耐久性测试结果不准确的影响。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种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。

本发明是这样实现的，一种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；