[发明专利]一种基于燃料电池自适应混合老化特征的老化诊断方法

权利要求书

1.一种基于燃料电池自适应混合老化特征的老化诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)选择全新的质子交换膜燃料电池，测量在额定负载和标准运行条件下燃料电池的运行性能参数，根据燃料电池的运行性能参数建立质子交换膜燃料电池的半机理电压模型；

2)在标准运行条件下，测量燃料电池不同老化阶段的极化曲线，使用半机理电压模型对不同老化阶段的极化曲线进行拟合，得到不同老化阶段对应的电压模型辨识参数，根据不同老化阶段对应的电压模型辨识参数，计算在额定负载下燃料电池在不同老化阶段中的电压总极化损耗以及活化损耗与渗透损耗之和、总欧姆损耗与总浓度损耗；

3)根据燃料电池在不同老化阶段中的电压总极化损耗以及活化损耗与渗透损耗之和、总欧姆损耗与总浓度损耗，利用传输线模型分别计算燃料电池在不同老化阶段中各个部件的老化量化参数以及各个部件导致的电压损耗；

4)将额定负载下燃料电池在不同老化阶段中各个部件导致的电压损耗与对应老化阶段的电压总极化损耗进行相除，计算获得不同老化阶段中各个部件导致的电压损耗占比并作为在不同老化阶段下各个部件的老化量化权重；

5)对燃料电池在不同老化阶段中各个部件的老化量化参数分别进行归一化处理后获得对应的归一化老化量化参数，结合燃料电池在不同老化阶段中各个部件的老化量化权重与归一化老化参数计算获得燃料电池的自适应混合老化特征，利用自适应混合老化特征诊断燃料电池整体的老化状态。

2.根据权利要求1所述的一种基于燃料电池自适应混合老化特征的老化诊断方法，其特征在于，所述步骤1)中质子交换膜燃料电池的半机理电压模型通过公式进行设置：

E_cell＝E_ner-η_act+cross-η_ohmic-η_con

其中，E_cell表示单片燃料电池的电池电压，E_ner表示单片燃料电池的能斯特电压，η_act+cross表示单片燃料电池的活化损耗与渗透损耗之和，η_ohmic表示单片燃料电池的总欧姆损耗，η_con表示单片燃料电池的总浓度损耗。

3.根据权利要求2所述的一种基于燃料电池自适应混合老化特征的老化诊断方法，其特征在于，

所述单片燃料电池的活化损耗与渗透损耗之和η_act+cross通过以下公式进行设置：

其中，A_c表示阴极的活化常数，i_cross表示渗透电流密度，i表示额定负载电流密度，常数10是单位转换因子，f表示催化剂粗糙度因子，满足f＝ECSA×L_pt，ECSA是铂催化剂的电化学表面积，L_pt表示阴极的铂负载量，i_0,c表示阴极交换电流密度；表示标准运行条件下阴极氧气的参考分压，T^ref表示燃料电池的参考运行温度，表示在和T^ref运行条件下阴极交换电流密度的参考值，表示阴极的氧气分压，γ_c表示氧气还原反应的反应阶数，E_act,c表示氧气还原反应的活化能量；R表示理想气体常数；T表示燃料电池运行温度；

所述单片燃料电池的总欧姆损耗η_ohmic通过以下公式进行设置：

_ηohmic＝iR_ohmic

其中，R_ohmic表示单片燃料电池总欧姆电阻，R_m表示单片燃料电池质子交换膜的质子传输电阻，表示单片燃料电池阴极催化层的有效质子传输电阻，R_ct表示单片燃料电池双极板与气体扩散层之间的接触电阻；

所述单片燃料电池的总浓度损耗η_con通过以下公式进行设置：

其中，B_c表示阴极的浓度常数，i_lim表示限制电流密度。