一种模拟外界异物对燃料电池影响的测试设备及方法技术

本发明专利技术涉及一种模拟外界异物对燃料电池影响的测试设备及方法，其中设备包括：第一气体供应源和第二气体供应源，分别提供氧化性气体和还原性气体；第一管路和第二管路，第一管路连接第一气体供应源和燃料电池电堆的氧化剂入口，第二管路连接第二气体供应源和燃料电池电堆的还原剂入口；两个异物放置仓，分别设于第一管路和第二管路中，异物放置仓包括第一接头、第二接头和滤膜，第一接头和第二接头分别连接至气体供应源和燃料电池电堆，滤膜设于第一接头和第二接头之间。与现有技术相比，本发明专利技术具有测试成本低，测试方便快捷等优点。测试方便快捷等优点。测试方便快捷等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟外界异物对燃料电池影响的测试设备及方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池测试领域，尤其是涉及一种模拟外界异物对燃料电池影响的测试设备及方法。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有能量转换效率高、响应速度快、低温启动性能好、无污染、低排放等特点，在固定发电站、备用电源、交通运输、航空航天和军工等领域有着非常广泛的应用前景，尤其在燃料电池汽车方面的应用备受关注，因此，质子交换膜燃料电池技术作为一种绿色能源技术，越来越受到广泛关注。
[0003]质子交换膜燃料电池为了维持反应进行，气体供应系统将电化学反应所需的燃料和氧化剂源源不断的输送至燃料电池，同时通过冷却循环散热系统将反应废热带出，以保证燃料电池在最佳温度下工作。当有功率需求时，气体供应系统和冷却循环散热系统协调配合，将反应气体和冷却液注入燃料电池，电池就会源源不断提供电能输出。但在实际使用中，受燃料电池系统元件本身、老化或故障(如空压机故障、管路或相关配件异物渗出等)等影响，将有不同类型和尺寸的外界异物进入电池内部，对燃料电池的电输出性能和可靠性造成巨大的挑战。为了模拟这些外界异物渗出对电堆性能的影响，现有技术多是将电堆拆解后将异物放入电堆或者通过气体供应系统将异物注入电堆，这样不仅工序繁琐，操作复杂，而且会造成气体供应系统永久污染，无法重复实验以验证不同异物对性能的影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了提供一种模拟外界异物对燃料电池影响的测试设备及方法，通过配置异物放置仓，可以在异物放置仓中放入待验证的异物进行测试，从而无需搭建复杂设备和管路，也不会损坏燃料电池，可以进行多个异物的连续测试，极大地降低了测试成本，提高测试效率。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]一种模拟外界异物对燃料电池影响的测试设备，包括：
[0007]第一气体供应源和第二气体供应源，分别提供氧化性气体和还原性气体；
[0008]第一管路和第二管路，所述第一管路连接第一气体供应源和燃料电池电堆的氧化剂入口，所述第二管路连接第二气体供应源和燃料电池电堆的还原剂入口；
[0009]两个异物放置仓，分别设于第一管路和第二管路中，所述异物放置仓包括第一接头、第二接头和滤膜，所述第一接头和第二接头分别连接至气体供应源和燃料电池电堆，所述滤波设于第一接头和第二接头之间。
[0010]所述第一接头和第二接头均为变径接头，且径向截面积自近滤膜一侧至远离滤膜一侧渐小。
[0011]所述异物放置仓还包括卡箍，所述滤膜夹持于第一接头和第二接头之间后，由所述卡箍密封。
[0012]一种如上述的测试设备的测试方法，包括：
[0013]步骤S1：初始状态下，对燃料电池电堆的阴极和阳极进行吹扫，其中，所述初始状态为所述异物放置仓未放置异物的状态；
[0014]步骤S2：对燃料电池电堆进行活化；
[0015]步骤S3：吹扫完毕后，对燃料电池电堆进行极化性能测试、循环伏安性能测试和渗氢电流测试，并得到测试结果；
[0016]步骤S4：在异物放置仓内装入待验证的异物后，对燃料电池电堆进行极化性能测试、循环伏安性能测试和渗氢电流测试，并得到测试结果。
[0017]所述方法还包括：
[0018]步骤S5：清洁异物放置仓，并更换其内的待验证的异物后，对燃料电池电堆进行极化性能测试、循环伏安性能测试和渗氢电流测试，并得到测试结果。
[0019]所述步骤S1具体包括：
[0020]步骤S11：采用湿氮气对阴极和阳极进行吹扫；
[0021]步骤S12：采用湿化的还原性气体对燃料电池电堆的阴极和阳极同时吹扫。
[0022]所述步骤S2具体包括：
[0023]步骤S21：调节燃料电池电堆的温度至50～80℃；
[0024]步骤S22：于电堆的阴极通入氧化性气体，阳极通入还原性气体，接通负载，连续地增加燃料电池电堆的电流密度至1000～2000mA/cm2，并在此电流密度下平衡一定时间后降载到0；
[0025]步骤S23：再次连续地增加燃料电池电堆的电流密度至1000～2000mA/cm2；
[0026]步骤S24：重复步骤S23多次，直至燃料电池电堆的输出电压不再上升，完成燃料电池电堆的活化。
[0027]所述极化性能测试的过程为：以氢气和空气作为反应气，氢气计量和空气计量比均为2，电池运行温度为80℃，阴极、阳极增湿温度均为60℃，电池操作压力为80kpa(g)，通过调节电子负载控制电流输出，记录电压值，每个电流密度点稳定运行5min，得到极化曲线性能。
[0028]所述循环伏安性能测试的过程为：电池阴极侧通入增湿的氮气，计量比为2，增湿温度为80℃，阳极侧通入氢气，计量比为2，增湿温度为80℃，电池运行温度为80℃，进行循环伏安测试，电位扫描范围0
‑
1.0V，扫描速率20mV/s，通过得到的循环伏安曲线。
[0029]所述渗氢电流测试的过程为：阴极通入氮气，阳极通入氢气，阴阳极气体流量均为200ml/min，气体增湿温度均为80℃，电池运行温度为80℃，对上述电池体系进行渗氢电流测试，电位扫描范围0.09
‑
0.50V，扫描速率2mV/s，通过对比0.45V对应的渗氢电流来得到质子交换膜的透气性。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0031]1、通过配置异物放置仓，可以在异物放置仓中放入待验证的异物进行测试，从而无需搭建复杂设备和管路，也不会损坏燃料电池，可以进行多个异物的连续测试，极大地降低了测试成本。
[0032]2、第一接头和第二接头均为变径接头，可以有更大的异物放置仓，从而可以增加所放置的异物量的调节区间，提高适用范围。
[0033]3、通过两个接头夹持滤膜并用卡箍夹紧的方式，对流体性能的影响较小。
附图说明
[0034]图1为本专利技术的结构示意图；
[0035]图2为本专利技术实施例中异物放置仓的结构示意图；
[0036]其中：1、第一气体供应源，2、第二气体供应源，3、燃料电池电堆，4、第一管路，5、第二管路，6、异物放置仓，7异物放置仓，61、第一接头，62、第二接头，63、滤膜。
具体实施方式
[0037]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0038]一种模拟外界异物的燃料电池测试设备，如图1和图2所示，包括：
[0039]第一气体供应源和第二气体供应源，分别提供氧化性气体和还原性气体；
[0040]第一管路和第二管路，第一管路连接第一气体供应源和燃料电池电堆的氧化剂入口，第二管路连接第二气体供应源和燃料电池电堆的还原剂入口；
[0041]两个异物放置仓，分别设于第一管路和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟外界异物对燃料电池影响的测试设备，其特征在于，包括：第一气体供应源和第二气体供应源，分别提供氧化性气体和还原性气体；第一管路和第二管路，所述第一管路连接第一气体供应源和燃料电池电堆的氧化剂入口，所述第二管路连接第二气体供应源和燃料电池电堆的还原剂入口；两个异物放置仓，分别设于第一管路和第二管路中，所述异物放置仓包括第一接头、第二接头和滤膜，所述第一接头和第二接头分别连接至气体供应源和燃料电池电堆，所述滤波设于第一接头和第二接头之间。2.根据权利要求1所述的一种模拟外界异物对燃料电池影响的测试设备，其特征在于，所述第一接头和第二接头均为变径接头，且径向截面积自近滤膜一侧至远离滤膜一侧渐小。3.根据权利要求1所述的一种模拟外界异物对燃料电池影响的测试设备，其特征在于，所述异物放置仓还包括卡箍，所述滤膜夹持于第一接头和第二接头之间后，由所述卡箍密封。4.一种如权利要求1
‑
3任一所述的测试设备的测试方法，其特征在于，包括：步骤S1：初始状态下，对燃料电池电堆的阴极和阳极进行吹扫，其中，所述初始状态为所述异物放置仓未放置异物的状态；步骤S2：对燃料电池电堆进行活化；步骤S3：吹扫完毕后，对燃料电池电堆进行极化性能测试、循环伏安性能测试和渗氢电流测试，并得到测试结果；步骤S4：在异物放置仓内装入待验证的异物后，对燃料电池电堆进行极化性能测试、循环伏安性能测试和渗氢电流测试，并得到测试结果。5.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，所述方法还包括：步骤S5：清洁异物放置仓，并更换其内的待验证的异物后，对燃料电池电堆进行极化性能测试、循环伏安性能测试和渗氢电流测试，并得到测试结果。6.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：步骤S11：采用湿氮气对阴极和阳极进行吹扫...

【专利技术属性】
技术研发人员：王禹，陈广明，李笑晖，甘全全，戴威，
申请(专利权)人：上海神力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：