一种燃料电池反极测试方法及燃料电池反极测试系统与流程

本发明涉及燃料电池测试，尤其涉及一种燃料电池反极测试方法及燃料电池反极测试系统。

背景技术：

1、燃料电池反极是指燃料电池、电堆运行时，由于阳极氢气供气不足导致电池电压低于0v所产生的正负极反转的情况。燃料电池在开机启动、缺气等情况下，会出现反极现象，造成膜电极材料腐蚀，是造成燃料电池性能衰减的重要影响因素之一。因此，燃料电池抗反极性能是影响燃料电池寿命的重要技术指标，是燃料电池研究领域的热点问题。

2、现有燃料电池反极测试方法主要有两种，一是以燃料电池持续反极到较低截止电压所用时间作为燃料电池抗反极时间，这种方法存在的问题是当燃料电池反极到达截止电压时燃料电池往往已经过度反极，内部结构腐蚀严重，对燃料电池已经造成了极大的性能衰减，所测抗反极时间并不能燃料电池实际抗反极时间，另一种方法是频繁对燃料电池进行短时间反极+极化曲线测试，通过反极前后燃料电池极化曲线衰减情况确定燃料电池反极后性能衰减状态，但该方法过程繁琐，且仍存在设定反极时间过长，燃料电池过度反极的风险。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：提供一种燃料电池反极测试方法及燃料电池反极测试系统，以解决现有技术中对燃料电池进行反极测试时，容易导致燃料电池过度反极，造成燃料电池性能下降的问题。

2、一方面，本发明提供一种燃料电池反极测试方法，该燃料电池反极测试方法包括：

3、s100：将燃料电池的阳极连接恒流电源的正极，燃料电池的阴极连接恒流电源的负极；

4、s200：向所述燃料电池的阳极入口输入氮气，向所述燃料电池的阴极入口输入氧化剂气体；

5、s300：启动所述恒流电源；

6、s400：检测所述燃料电池的电压；

7、当所述电压小于零伏时，执行s500；

8、s500：检测所述燃料电池的阳极出气口气体浓度参数，所述气体浓度参数包括二氧化碳的浓度和一氧化碳的浓度；

9、s600：判断所述二氧化碳的浓度是否超过第一设定值，以及所述一氧化碳的浓度是否超过第二设定值；

10、若所述二氧化碳的浓度超过第一设定值或所述一氧化碳的浓度超过第二设定值，则执行s700；

11、s700：确定所述燃料电池抗反极能力失效并关闭所述恒流电源。

12、作为燃料电池反极测试方法的优选技术方案，s500还包括：开始计时；

13、s700还包括：停止计时并读取累计时间，所述累计时间为所述燃料电池的有效抗反极时间。

14、作为燃料电池反极测试方法的优选技术方案，所述气体浓度参数还包括氧气的浓度；

15、s600中，若所述二氧化碳的浓度未超过所述第一设定值且所述一氧化碳的浓度未超过所述第二设定值，则执行s800：

16、s800：判断所述氧气的浓度是否逐渐升高并超过第一设定氧气浓度；

17、若是，则执行s900；

18、s900：确定所述燃料电池设置有抗反极催化剂。

19、作为燃料电池反极测试方法的优选技术方案，所述燃料电池反极测试方法还包括位于s900之后的：

20、s1000：判断所述氧气的浓度是否不超过第二设定氧气浓度，所述第二设定氧气浓度小于所述第一设定氧气浓度；

21、若是，则执行s1100；若否，则重复s500；

22、s1100：确定所述燃料电池还设置有高石墨化碳载体。

23、作为燃料电池反极测试方法的优选技术方案，在s800中，若否，则执行s1200；

24、s1200：判断所述氧气的浓度是否不超过第三设定氧气浓度，所述第三设定氧气浓度不大于所述第二设定氧气浓度；

25、若是，则执行s1300；若否，则重复s500；

26、s1300：确定所述燃料电池设置有高石墨化碳载体。

27、作为燃料电池反极测试方法的优选技术方案，所述燃料电池反极测试方法还包括位于s100之前的：

28、s10：将所述燃料电池进行活化极化。

29、另一方面，本发明还提供一种燃料电池反极测试系统，用于执行任一上述方案中所述的燃料电池反极测试方法，所述燃料电池反极测试系统包括：

30、燃料电池；

31、恒流电源，所述燃料电池的阳极连接所述恒流电源的正极，所述燃料电池的阴极连接所述恒流电源的负极；

32、电子负载，连接于所述燃料电池的阳极与所述恒流电源的正极之间；

33、氢气源和氮气源，能够与燃料电池的阳极入口择一连通；

34、氧化剂气源，连接所述燃料电池的阴极入口；

35、浓度检测装置，用于检测所述燃料电池的阳极出气口的一氧化碳浓度以及二氧化碳的浓度；

36、电压检测装置，分别连接所述燃料电池的阳极和负极，且用于检测所述燃料电池的电压。

37、作为燃料电池反极测试系统的优选技术方案，所述燃料电池反极测试系统还包括：

38、第一流量控制阀，所述第一流量控制阀的输入端与所述氢气源和所述氮气源择一连通，所述第一流量控制阀的输出端用于与所述燃料电池的阳极入口连接；

39、第二流量控制阀，所述第二流量控制阀的输入端与所述氧化剂气源连接，所述第二流量控制阀的输出端用于与所述燃料电池的阴极入口连接。

40、作为燃料电池反极测试系统的优选技术方案，所述燃料电池反极测试系统还包括：

41、第一加湿器，连接于所述第一流量控制阀的输出端和所述燃料电池的阳极入口之间；

42、第二加湿器，连接于所述第二流量控制阀的输出端和所述燃料电池的阴极入口之间。

43、作为燃料电池反极测试系统的优选技术方案，所述燃料电池反极测试系统还包括：

44、第一温度检测装置，用于检测所述燃料电池的阳极的温度；

45、第二温度检测装置，用于检测所述燃料电池的阴极的温度。

46、本发明具备以下有益效果：

47、本发明提供的一种燃料电池反极测试方法及燃料电池反极测试系统，该燃料电池反极测试方法包括将燃料电池的阳极连接恒流电源的正极，燃料电池的阴极连接恒流电源的负极；向燃料电池的阳极入口输入氮气，向燃料电池的阴极入口输入氧化剂气体；启动恒流电源；检测燃料电池的电压；当电压小于零伏时，检测燃料电池的阳极出气口气体浓度参数，气体浓度参数包括二氧化碳的浓度和一氧化碳的浓度；当二氧化碳的浓度超过第一设定值或一氧化碳的浓度超过第二设定值时，表明燃料电池已经抗反极能力失效，燃料电池的膜电极内部的含碳组分已经开始发生腐蚀，此时关闭恒流电源，以停止反极测试，同时还可通过对燃料电池阴阳极进行氮气吹扫，避免过度反极对燃料电池结构性能造成严重不可逆损伤，避免燃料电池性能大幅衰减，杜绝潜在的安全隐患。

技术特征：

1.一种燃料电池反极测试方法，所述燃料电池内部设有碳载体，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的燃料电池反极测试方法，其特征在于，s500还包括：开始计时；

3.根据权利要求1所述的燃料电池反极测试方法，其特征在于，所述气体浓度参数还包括氧气的浓度；

4.根据权利要求3所述的燃料电池反极测试方法，其特征在于，所述燃料电池反极测试方法还包括位于s900之后的：

5.根据权利要求4所述的燃料电池反极测试方法，其特征在于，在s800中，若否，则执行s1200；

6.根据权利要求3所述的燃料电池反极测试方法，其特征在于，所述燃料电池反极测试方法还包括位于s100之前的：

7.一种燃料电池反极测试系统，其特征在于，用于执行权利要求1-6任一项所述的燃料电池反极测试方法，所述燃料电池反极测试系统包括：

8.根据权利要求7所述的燃料电池反极测试系统，其特征在于，所述燃料电池反极测试系统还包括：

9.根据权利要求8所述的燃料电池反极测试系统，其特征在于，所述燃料电池反极测试系统还包括：

10.根据权利要求7所述的燃料电池反极测试系统，其特征在于，所述燃料电池反极测试系统还包括：

技术总结
本发明涉及燃料电池测试技术领域，具体公开了一种燃料电池反极测试方法及燃料电池反极测试系统，该燃料电池反极测试方法包括将燃料电池的阳极连接恒流电源的正极，燃料电池的阴极连接恒流电源的负极；向燃料电池的阳极入口输入氮气，向燃料电池的阴极入口输入氧化剂气体；启动恒流电源；当燃料电池的电压小于零伏时，检测燃料电池的阳极出气口气体浓度参数；当二氧化碳的浓度超过第一设定值或一氧化碳的浓度超过第二设定值时，表明燃料电池已经抗反极能力失效，燃料电池的膜电极内部的含碳组分已经开始发生腐蚀，此时关闭恒流电源，停止反极测试，并可通过对燃料电池阴阳极进行氮气吹扫，避免过度反极对燃料电池结构性能造成严重不可逆损伤。

技术研发人员：修陆洋,赵卿,沈雪松
受保护的技术使用者：山东国创燃料电池技术创新中心有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15