[发明专利]燃料电池堆膜电极参数检测方法和检测装置

说明书

本发明公开了一种燃料电池堆膜电极参数检测方法和检测装置，其中，方法包括以下步骤：在氢气和空气分别充入待测燃料电池堆的膜电极两侧后，将氢气和空气的进出口封死，并将待测燃料电池堆的负载的电压降低至目标电压；通过恒流电源给待测燃料电池堆进行恒定电流充电，并采集经待测燃料电池堆的电流和各单片或者两片邻近的电池组的电压，并在电压满足预设条件后，停止充电；根据各片或者两片邻近的电池组的电压得到燃料电池堆膜电极参数。该方法可以一次测量同时获得多种参数，适用于对燃料电池堆进行测试，并具有现场、无损、经济、简便、快速等优点。

技术领域

本发明涉及燃料电池膜测量技术领域，特别涉及一种燃料电池堆膜电极参数检测方法和检测装置。

背景技术

膜电极是燃料电池的主要发电元件，它的性能会显著影响整片燃料电池的性能。现有的循环伏安法能够获得单片燃料电池电化学活性面积和双电层电容，不能适用于燃料电池堆的检测；线性扫描电位法可以测量膜电极氢渗透电流，交流阻抗法可以测量燃料电池阻抗，但这两种方法需停机进行，且使用仪器多，耗时长。

相关技术中，一种燃料电池堆膜电极状况现场检测方法和检测装置未指出待测燃料电池外接负载的具体方式，不能对现有燃料电池电压巡检仪(CVM)两片一采的形式进行很好的兼容；由于检测过程中需一直对电堆供氢气，故对氢气消耗高；用负载对燃料电池堆降低电压到0，测试时间长并且意义不大。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种燃料电池堆膜电极参数检测方法，该方法适用于对燃料电池堆进行测试，具有现场、无损、经济、简便、快速等优点。

本发明的另一个目的在于提出一种燃料电池堆膜电极参数检测装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种燃料电池堆膜电极参数检测方法，包括以下步骤：在氢气和空气分别充入待测燃料电池堆的膜电极两侧后，将所述氢气和所述空气的进出口封死，并将待测燃料电池堆的负载的电压降低至目标电压；通过恒流电源给所述待测燃料电池堆进行恒定电流充电，并采集经所述待测燃料电池堆的电流和各单片或者两片邻近的电池组的电压，并在所述电压满足预设条件后，停止充电；根据所述各片或者两片邻近的电池组的电压得到燃料电池堆膜电极参数。

本发明实施例的燃料电池堆膜电极参数检测方法，适用于对燃料电池堆或单体的测量，一次测量得到燃料电池膜电极催化剂有效面积、双电层电容、氢渗透率和欧姆性阻抗等四个参数，具有现场、无损、快速、方便、经济等优点，且能较好地适应现有企业燃料电池“两片一采”的电压巡检连接方式，可以在无纯氮气的情况下用空气制取氮气，可作为研究和检查燃料电池堆各节电池膜电极一致性和使用寿命的测试方法和工具，可用于堆燃料电池堆内膜电极漏气和催化剂失活的故障诊断。

另外，根据本发明上述实施例的燃料电池堆膜电极参数检测方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述根据所述各单片或者两片邻近的电池组的电压得到燃料电池堆膜电极参数，包括：检测得到每一片电池的电压从最低端上升到满足所述预设条件的所需时间，若所述所需时间小于预设时间，则降低充电电流，直至得到至少五个恒定电流下的各单片燃料电池的电压数据；改变所述恒定电流五次或五次以上，直至得到五组或者五次以上恒定电流下的各节燃料电池电压数据；对所述五个或五次以上恒定电流下测量的每节燃料电池电压变化过程进行关于时间的微分，确定所述，每节燃料电池在对应电压下对应五个或多个恒定电流充电中的电压变化率；根据所述恒定电流和所述电压变化率得到所述每节节燃料电池膜电极的氢渗透电流；绘制所述每节燃料电池对应的关系曲线，并对所述关系曲线进行积分，得催化剂脱氢对应电荷量，以得所述每节燃料电池膜电极催化剂有效活性面积；从起始充电区得到电压阶跃变化值，以得到所述每节燃料电池欧姆性阻抗R；获取所述待测燃料电池堆各节燃料电池膜电极状况参数。