[发明专利]燃料电池启停寿命测试设备和测试方法

说明书

本发明提供一燃料电池启停寿命测试设备和测试方法，所述测试设备包括一氢气供给系统，一氮气供给系统，一空气供给系统以及一启停控制系统，其中所述氢气供给系统、所述氮气供给系统以及所述空气供给系统被可通信地连接于所述启停控制系统，由所述启停控制系统制定一启停策略；以供所述启停控制系统基于所述启停策略控制所述氮气供给系统在所述电堆停机状态下将氮气通入所述电堆的氢气入口端，控制所述空气供给系统将空气通入所述电堆的氢气入口端，使得电堆的阳极充满空气，当所述电堆启动时，以在所述电堆的阳极形成氢空界面，并控制所述空气供给系统将空气通往所述电堆的空气入口端，以模拟所述电堆正常工况下的启停。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一燃料电池启停寿命测试设备和测试方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池是一种以氢能为载体将化学能转化为电能的发电装置，具有反应温度低、动态响应速度快、反应效率高、功率密度高等优点，在交通领域具有广泛的应用前景。燃料电池在启动/关闭操作期间，质子交换膜燃料电池的膜电极组件(MEA)的降解主要是由于碳载体的腐蚀和阴极铂催化剂的溶解/迁移/聚集。

燃料电池的启停过程是燃料电池寿命的衰减的主要因素之一。当使用燃料电池的车辆长时间停放时，或者燃料电池长时间没有启动时，由于阴极通风口无法完全密封，空气通过薄膜从阴极扩散到阳极，以至阳极和阴极流场最终会充满空气。如果燃料电池在被启动时，氢气被供应到燃料电池的阳极流场，则在阳极流场中会产生一个氢/空气边界，并且阳极流场中面向阴极的空气局部存在1.44V或两倍开路电压(OCV)的高电位。在上述的条件下，阴极局部产生的高电位会加速铂催化剂的碳载体腐蚀溶解/迁移/团聚。也就是说，燃料电池的启停过程由于氢/空边界的存在，加速了阴极局部的降解。

针对上述问题，现有技术是通过施加启动电阻的方式，从而避免出现高电位。但是在现有技术中，关于启动电阻的闭合时间点、大小以及氢气在启动时候的控制方式，对燃料电池电堆的寿命都有影响。

发明内容

本发明的一个主要优势在于提供一燃料电池启停寿命测试设备和测试方法，其中所述燃料电池启动寿命测试设备可用于验证燃料电池启停策略，有利于优化燃料电池发动机启停控制策略。

本发明的另一个优势在于提供一燃料电池启停寿命测试设备和测试方法，其中所述燃料电池启动寿命测试设备可用于测试不同的启停策略对燃料电池寿命的影响，优化燃料电池发动机启停控制策略。

本发明的另一个优势在于提供一燃料电池启停寿命测试设备和测试方法，其中所述燃料电池启动寿命测试设备可以模拟所述燃料电池在不同工况下，不同的启停策略对寿命的影响，可以指导燃料电池在不同领域应用上的启停策略开发。

本发明的另一个优势在于提供一燃料电池启停寿命测试设备和测试方法，其中所述燃料电池启动寿命测试设备可以用于开发燃料电池启停策略，找出最佳的启动电阻和启动时间。

本发明的另一个优势在于提供一燃料电池启停寿命测试设备和测试方法，其中所述燃料电池启动寿命测试设备停机阶段可以先通过氮气吹扫燃料电池阳极，排除氢气，然后通过空气口的支路往燃料电池阳极通入一定时间的空气，让空气快速充满阳极，模拟燃料电池停机后阴极空气扩散到阳极。

本发明的另一个优势在于提供一燃料电池启停寿命测试设备和测试方法，其中所述燃料电池启动寿命测试设备燃料电池启动时，氢气通入阳极，与存在里面的控制形成氢空界面。循环启停试验，描绘多条不同温湿度条件下，启停对寿命的影响曲线，根据曲线找到最优的启停状态。

本发明的其它优势和特点通过下述的详细说明得以充分体现并可通过所附权利要求中特地指出的手段和装置的组合得以实现。

依本发明的一个方面，能够实现前述目的和其他目的和优势的本发明的一燃料电池启停寿命测试设备，适于测试一电堆，所述测试设备包括：

一氢气供给系统；