本發(fā)明涉及燃料電池測試的，具體為一種燃料電池停機(jī)吹掃方法。

背景技術(shù)：

1、質(zhì)子交換膜燃料電池是一種高效的能量轉(zhuǎn)換裝置，能夠?qū)Υ嬖跉淙剂虾脱趸瘎┲械幕瘜W(xué)能通過電化學(xué)反應(yīng)的方式直接轉(zhuǎn)換為電能，具有綠色環(huán)保、高比能量、低溫快速啟動和高平穩(wěn)運(yùn)行的特點，被認(rèn)為是替代內(nèi)燃機(jī)的理想動力來源。所以對于質(zhì)子交換膜燃料電池的性能、穩(wěn)定性、耐久性等測試必不可少。而測試完成后的停機(jī)吹掃策略也是其中重要一環(huán)。

2、現(xiàn)有質(zhì)子交換膜燃料電池的停機(jī)吹掃方案，大多是直接對測試后的燃料電池陰陽極通干/濕氮氣，在開路電壓(ocv)下進(jìn)行吹掃。此吹掃方法時間一般在20～30min，吹掃時間長，造成一定的氣體浪費，且吹掃過程中質(zhì)子交換膜燃料電池會在較高ocv下持續(xù)較長時間，會在一定程度上腐蝕陰極催化層碳載體和加快質(zhì)子膜降解，縮短質(zhì)子交換膜燃料電池壽命。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明提供了一種燃料電池停機(jī)吹掃方法，其使燃料電池停機(jī)吹掃時間降至6～8min，大大縮短燃料電池吹掃時間，有效減少氣體浪費，并可以快速降低燃料電池ocv，減小長時間高ocv對質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極的腐蝕和減緩質(zhì)子膜降解。

2、一種燃料電池停機(jī)吹掃方法，其技術(shù)方案是這樣的，電堆測試臺包括氫氣系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電子負(fù)載、電壓采集、氮氣系統(tǒng)，其中氫氣系統(tǒng)通過對應(yīng)的質(zhì)量流量計向電堆輸入氫氣，空氣系統(tǒng)通過對應(yīng)的質(zhì)量流量計向電堆輸入空氣，氮氣系統(tǒng)并聯(lián)接入氫氣系統(tǒng)的三通管路、以及空氣系統(tǒng)的三通管路，電子負(fù)載向電堆提供電流負(fù)載，其特征在于，其包括如下步驟：

3、s1、待燃料電池測試完成后，將電子負(fù)載降至0.1a/cm2，最小氣量調(diào)節(jié)按照0.3～0.6a/cm2電流密度的氣量供給，其中氫器和空氣的計量比為1：(3～4)；

4、s2、陰陽極背壓設(shè)置為0kpa；

5、s3、將負(fù)載降至燃料電池在0.01a/cm2～0.05a/cm2下的電流，關(guān)閉空氣，同時通過空氣系統(tǒng)的質(zhì)量流量計通入氮氣；

6、s4、待最低單電壓達(dá)到0.4v以下，關(guān)閉空氣系統(tǒng)的加濕，同時關(guān)閉電流負(fù)載；

7、s5、陽極關(guān)閉氫氣和加濕，同時通過陽極側(cè)的氫氣系統(tǒng)的質(zhì)量流量計通入氮氣；

8、s6、陰陽極兩側(cè)通入氮氣吹掃2～4min；

9、s7、冷卻系統(tǒng)的溫度設(shè)為0℃、流量設(shè)為0slpm，停止吹掃。

10、其進(jìn)一步特征在于：

11、步驟s6中氮氣的流量fl氮氣設(shè)置為測試臺氮氣全流量的1/2～7/8；

12、所述氫氣系統(tǒng)和空氣系統(tǒng)中通過對應(yīng)質(zhì)量流量計控制氣體進(jìn)入電堆流量，通過對應(yīng)三通電磁閥控制進(jìn)入電堆氣體種類和是氣體否通過加濕罐，通過氫氣系統(tǒng)和空氣系統(tǒng)所對應(yīng)的背壓閥控制電堆背壓；

13、通過冷卻系統(tǒng)控制燃料電池電堆溫度，并最終使得電堆的溫度為0℃；

14、所述電壓采集實時監(jiān)測電池電壓，確保吹掃高效進(jìn)行；

15、吹掃時，氣體的體積根據(jù)電流密度、反應(yīng)面積以及電池節(jié)數(shù)、化學(xué)計量比進(jìn)行計算，氣體的體積流量計算如下：

16、氫氣體積流量計算v氫＝0.00696*ianλ；

17、空氣體積流量計算v空＝0.01657*ianλ；

18、式中v氫和v空的單位為l/min，i為電流密度、單位為a/cm2，a為反應(yīng)面積、單位為cm2，n為電池節(jié)數(shù)，λ為化學(xué)計量比。

19、采用本發(fā)明的方法后，使燃料電池停機(jī)吹掃時間降至6～8min，大大縮短燃料電池吹掃時間，有效減少氣體浪費，并可以快速降低燃料電池ocv，減小長時間高ocv對質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極的腐蝕和減緩質(zhì)子膜降解。

技術(shù)特征：

1.一種燃料電池停機(jī)吹掃方法，電堆測試臺包括氫氣系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電子負(fù)載、電壓采集、氮氣系統(tǒng)，其中氫氣系統(tǒng)通過對應(yīng)的質(zhì)量流量計向電堆輸入氫氣，空氣系統(tǒng)通過對應(yīng)的質(zhì)量流量計向電堆輸入空氣，氮氣系統(tǒng)并聯(lián)接入氫氣系統(tǒng)的三通管路、以及空氣系統(tǒng)的三通管路，電子負(fù)載向電堆提供電流負(fù)載，其特征在于，其包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池停機(jī)吹掃方法，其特征在于：步驟s6中氮氣的流量fl氮氣設(shè)置為測試臺氮氣全流量的1/2～7/8。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池停機(jī)吹掃方法，其特征在于：所述氫氣系統(tǒng)和空氣系統(tǒng)中通過對應(yīng)質(zhì)量流量計控制氣體進(jìn)入電堆流量，通過對應(yīng)三通電磁閥控制進(jìn)入電堆氣體種類和是氣體否通過加濕罐，通過氫氣系統(tǒng)和空氣系統(tǒng)所對應(yīng)的背壓閥控制電堆背壓。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池停機(jī)吹掃方法，其特征在于：通過冷卻系統(tǒng)控制燃料電池電堆溫度，并最終使得電堆的溫度為0℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池停機(jī)吹掃方法，其特征在于：所述電壓采集實時監(jiān)測電池電壓。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池停機(jī)吹掃方法，其特征在于：吹掃時，氣體的體積根據(jù)電流密度、反應(yīng)面積以及電池節(jié)數(shù)、化學(xué)計量比進(jìn)行計算，氣體的體積流量計算如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種燃料電池停機(jī)吹掃方法，其使燃料電池停機(jī)吹掃時間降至6～8min，大大縮短燃料電池吹掃時間。其包括如下步驟：S1、待燃料電池測試完成后，將電子負(fù)載降至0.1A/cm<supgt;2</supgt;，最小氣量調(diào)節(jié)按照0.3～0.6A/cm<supgt;2</supgt;電流密度的氣量供給，其中氫器和空氣的計量比為1：(3～4)；S2、陰陽極背壓設(shè)置為0kPa；S3、將負(fù)載降至燃料電池在0.01A/cm<supgt;2</supgt;～0.05A/cm<supgt;2</supgt;下的電流，關(guān)閉空氣，同時通過空氣系統(tǒng)的質(zhì)量流量計通入氮氣；S4、待最低單電壓達(dá)到0.4V以下，關(guān)閉空氣系統(tǒng)的加濕，同時關(guān)閉電流負(fù)載；S5、陽極關(guān)閉氫氣和加濕，同時通過陽極側(cè)的氫氣系統(tǒng)的質(zhì)量流量計通入氮氣；S6、陰陽極兩側(cè)通入氮氣吹掃2～4min；S7、冷卻系統(tǒng)的溫度設(shè)為0℃、流量設(shè)為0SLPM，停止吹掃。

技術(shù)研發(fā)人員：趙紅英,張加宇,王春生
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州安斯迪克氫能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6