[发明专利]一种电堆衰减寿命的测算方法

说明书

本发明公开了一种电堆衰减寿命的测算方法，包括以下步骤：S1，针对电堆首次启动到稳定运行阶段时，获取功率影响因子后进入步骤S3，如未获取则进入步骤S2；S2，通过额定运行状态设置和基础参数测试，获取功率影响因子；S3，选取电堆寿命测试区，判断电堆运行稳定性，如稳定则进入步骤S4，如不稳定则重新选取电堆寿命测试区；S4，在电堆长期稳态运行后，进行电堆寿命测试期的测量，获取输入数据和输出数据，利用输入数据和输出数据对额定或标准状态电堆输出功率进行修正；S5寿命预测，利用修正后的电堆输出功率计算电堆性能衰减系数，利用电堆性能衰减系数计算得到电堆寿命，具有简易可行、运用场景广泛、可操作性强的优点。

技术领域

本发明属于燃料电池的技术领域，具体涉及一种电堆衰减寿命的测算方法。

背景技术

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。

当今，随着各国氢能战略的规划出台，日、欧、美等国使用基于燃料电池的车用、户用热电联产、工商业分布式热电联产等呈现蓬勃发展趋势。近十年先进的燃料电池技术如PAFC(磷酸盐燃料电池)、PEM(质子交换膜燃料电池)及SOFC(固体氧化物燃料电池)的利用都逐渐达到新高峰。我国的燃料电池技术也在不断发展前进。

燃料电池技术本身实现的壁垒较高，燃料电池的用能成本也较高。以固体氧化物燃料电池发电系统为例，电堆运行温度高达650℃以上，一般运行在 700-800℃之间。如此高的运行温度，对材料的要求、运行要求也十分苛刻。而对于PEM燃料电池，虽然运行温度在100℃以下，但涉及到气、液、固三相管理，且用于交通领域，经常频繁的启停，对电堆寿命也有较大影响。尤其技术不够过关的燃料电池系统，很容易发生电池、电堆的无征兆性能衰减。另外，目前国内燃料电池电堆寿命测算方法也尚未形成标准和规范，因此怎么预测电堆衰减，对预测及监测燃料电池系统的使用具有重大意义。

发明内容

为了实现以上目的，本发明提供了一种电堆衰减寿命的测算方法，应用于燃料电池系统中，该方法通过测试和计算燃料电池预测电堆衰减寿命。

本发明采用以下技术方案：一种电堆衰减寿命的测算方法，包括以下步骤：

S1，针对电堆首次启动到稳定运行阶段时，获取功率影响因子后进入步骤S3，如未获取则进入步骤S2；

S2，通过额定运行状态设置和基础参数测试，获取功率影响因子；

S3，选取电堆寿命测试区，判断电堆运行稳定性，如稳定则进入步骤S4，如不稳定则重新选取电堆寿命测试区；

S4，在电堆长期稳态运行后，进行电堆寿命测试期的测量，获取输入数据和输出数据，利用输入数据和输出数据对额定或标准状态电堆输出功率进行修正； S5寿命预测，利用修正后的电堆输出功率计算电堆性能衰减系数，利用电堆性能衰减系数计算得到电堆寿命。

进一步的，所述功率影响因子包括空气因子Kair、燃气因子Kfuel和温度 Ktem，且假设随着电堆运行时间t的变化，所述功率影响因子保持不变。

进一步的，所述步骤S2具体为：

S21，正常启动燃料电池发电系统，对电堆运行的稳定性进行测量和判定，待燃料电池的输出数据保持稳定后开始测量；

S22，判定电堆已处于稳定运行状态后，对电堆开展不同工况下的测试，对所有输入和输出数据进行全程记录和测量，按预设时间间隔采集输入数据和输出数据，计算得到功率影响因子。

更进一步的，所述输出数据包括输出电压、输出电流和输出功率；或者，所述输入数据包括空气进气流量、燃气流量和运行温度。

更进一步的，所述步骤S21对电堆运行的稳定性进行测量和判定具体为：