[发明专利]一种质子交换膜燃料电池密封材料的寿命预测方法

权利要求书

1.一种质子交换膜燃料电池密封材料的寿命预测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)确定质子交换膜燃料电池密封材料寿命影响因素，同时制作密封材料试样；

(2)根据寿命影响因素模拟质子交换膜燃料电池密封材料的工作环境；

(3)将密封材料试样在模拟的工作环境中进行加速老化试验，获取压缩永久变形率随老化时间变化的数据；

(4)构建寿命预测模型，基于压缩永久变形率随时间变化的数据确定模型参数；

(5)应用阶段，利用寿命预测模型进行寿命预测；

所述的寿命影响因素包括温度、装配压力和溶液浓度；

步骤(2)具体为：

(21)制备模拟质子交换膜燃料电池溶液浓度的试验溶液；

(22)制作用于给密封材料试样施加装配压力的夹具；

(23)配置用于改变温度的恒温加热装置；

步骤(3)加速老化试验在不同温度下进行，进而得到不同温度下密封材料试样压缩永久变形率随时间变化的数据，从而步骤(4)得到不同温度下的寿命预测模型，步骤(5)首先获取待预测的质子交换膜燃料电池密封材料的工作温度，选取对应温度下的寿命预测模型进行寿命预测；

步骤(3)具体为：

(31)测量密封材料试样初始高度t₀；

(32)将密封材料试样按照装配压力用所述的夹具压缩并用螺栓紧固并记录试样剩余高度t_n；

(33)设定老化时间，将装有密封材料试样的夹具放入盛有试验溶液的反应釜中并密封置于恒温加热装置中，按设定温度加热；

(34)到达老化时间，取出密封材料试样并解除压缩，获取密封材料试样最终高度t_i，计算压缩永久变形率C_B：

(35)将密封材料试样重新压缩至t_n，重复(33)～(34)得到不同老化时间下的压缩永久变形率；

步骤(4)寿命预测模型为：

K＝Ae^-E/(RT)，

y＝1-C_B，

其中，y为密封材料压缩性能衰退程度参数，C_B压缩永久变形率，B为试验常数，e为自然常数，K为速率常数，τ为老化时间，α为介于0和1之间的常数，A为频率常数，E为化学反应的活化能，R为气体常数，T为温度；

进而，步骤(4)以寿命预测模型为拟合函数对压缩永久变形率随时间变化的数据进行拟合，获取寿命预测模型中的参数B、K、α、A、E。

2.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池密封材料的寿命预测方法，其特征在于，所述的密封材料试样采用圆柱形试样。

3.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池密封材料的寿命预测方法，其特征在于，在不同温度下进行加速老化试验时，设置多组具有不同初始高度的密封材料试样在相同工作环境下进行老化试验。

4.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池密封材料的寿命预测方法，其特征在于，步骤(32)中夹具和螺栓采用耐腐蚀材料或表面经过防腐蚀处理。

5.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池密封材料的寿命预测方法，其特征在于，所述的装配压力设置为0.5MPa～1.5Mpa。