[发明专利]一种燃料电池启停加速寿命测试的装置及方法

权利要求书

1.一种燃料电池启停加速寿命测试的装置，包括燃料电池电堆(1)、分别与燃料电池堆(1)阳极气体进口连接的氢气进气管路和第一空气进气管路以及与燃料电池堆(1)阴极气体进口连接的第二空气进气管路，其特征在于，所述的氢气进气管路上包括第一气体增湿器(4)，所述的第一空气进气管路上包括第二气体增湿器(5)，所述的第二空气进气管路上包括第三气体增湿器(6)，所述第一气体增湿器(4)、第二气体增湿器(5)和第三气体增湿器(6)用于使燃料电池阳极腔体内形成氢空界面、导致阴极催化层的碳与水反应，从而与燃料电池实际启停过程中造成电池性能衰减的状态相匹配；

该装置还包括分别与燃料电池电堆(1)连接的电堆电压内阻监测器(7)、气体含量监测器(8)和电堆温度控制器(10)，所述的气体含量监测器(8)与燃料电池电堆(1)的阴极气体出口连接，用于检测电堆阴极出口的CO₂和CO的浓度。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池启停加速寿命测试的装置，其特征在于，所述的氢气进气管路还包括依次连接的第一减压阀(14)、第一电磁阀(11)、第一流量计(17)和第一单向阀(20)，所述的第一减压阀(14)与氢气罐(2)连接，用于减压通入的氢气，所述的第一气体增湿器(4)设置于第一流量计(17)和第一单向阀(20)之间，所述的第一空气进气管路还包括依次连接的第二减压阀(15)、第二电磁阀(12)、第二流量计(18)和第二单向阀(21)，所述的第二减压阀(15)连接压缩空气(3)，用于减压通入的空气，所述的第二气体增湿器(5)设置于第二流量计(18)和第二单向阀(21)之间，所述的第一单向阀(20)和第二单向阀(21)分别通过三通阀(22)与燃料电池电堆(1)阳极气体进口连接。

3.根据权利要求2所述的一种燃料电池启停加速寿命测试的装置，其特征在于，所述的第二空气进气管路还包括依次连接的第三减压阀(16)、第三电磁阀(13)和第三流量计(19)，所述的第三减压阀(16)连接压缩空气(3)，用于减压通入的空气，所述的第三气体增湿器(6)设置于燃料电池电堆(1)阴极气体进口和第三流量计(19)之间。

4.一种利用如权利要求3所述的燃料电池启停加速寿命测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1)打开氢气进气管路和第二空气进气管路，分别向燃料电池堆(1)的阳极和阴极通入氢气和空气；

S2)打开第一气体增湿器(4)、第二气体增湿器(5)和第三气体增湿器(6)，分别设定各增湿器出口处的气体温度和湿度；

S3)打开电堆温度控制器(10)，设定燃料电池电堆(1)的运行温度T；

S4)打开电堆电压内阻监测器(7)和气体含量监测器(8)，监测电堆的输出电压、电堆内阻和电堆阴极出口的CO₂和CO的浓度；

S5)打开第三电磁阀(13)；

S6)打开第一电磁阀(11)，保持运行第一设定时间t₁；

S7)关闭第一电磁阀(11)，打开第二电磁阀(12)，保持运行第二设定时间t₂；

S8)重复步骤S6)和S7)，直至达到设定循环次数；

S9)根据循环前后燃料电池极化性能的变化，计算得到性能衰减速率，并根据性能衰减速率实现对不同控制方法的对比或优化选择。

5.根据权利要求4所述的一种燃料电池启停加速寿命的测试方法，其特征在于，所述的性能衰减速率为启停循环测试后燃料电池极化性能与未进行启停测试的燃料电池极化性能的比值。

6.根据权利要求4所述的一种燃料电池启停加速寿命的测试方法，其特征在于，所述的步骤S1)中，通入燃料电池堆(1)的氢气和空气的压力均低于200kPag，流量范围均为0-100L/min。

7.根据权利要求4所述的一种燃料电池启停加速寿命的测试方法，其特征在于，所述的第一气体增湿器(4)、第二气体增湿器(5)和第三气体增湿器(6)设定出口处气体的温度范围均为0-90℃，湿度范围均为0-120％，所述的电堆温度控制器(10)设定燃料电池电堆(1)的运行温度T的范围为0-90℃。