The invention relates to the technical field of hydrogen fuel cell, in particular to a multi-attribute reconstruction method for interlayer cracks of hydrogen fuel cell. The geometric structure model of interlayer cracks is constructed by CT scanning method, the element scanning of crack surface is performed by EDS method, and the component model of crack surface is established. Then the geometric structure model and the component model are matched in the geometric structure model and the component model. A multi-attribute model of interlayer cracks is constructed. By drilling asymmetrical holes on the crack surface and spraying titanium metal, the multi-attribute reconstruction method of the interlayer crack of the hydrogen fuel cell provided by the invention can match the geometric structure data of the interlayer crack surface obtained by CT scanning with the position of the component distribution data space obtained by EDS scanning, thereby realizing the CT scanning and EDS scanning. Joint analysis can not only analyze the geometric structure of interlayer cracks, but also give the component information of corresponding positions.
【技术实现步骤摘要】
氢燃料电池层间裂缝多属性重构方法
本专利技术涉及氢燃料电池
,具体为氢燃料电池层间裂缝多属性重构方法。
技术介绍
氢燃料电池是一种以氢气为输入燃料,基于氧化还原原理,构建的化学电池。氢燃料电池相比于锂电池,其能量密度更高、能量补充速度更快、寿命周期更长、废电池对环境的二次污染更小,是新能源汽车的动力电池类型之一。图1是氢燃料电池结构示意图,膜电极为薄膜状结构,膜电极有2个面,其中靠近阳极的一面为膜电极P面,靠近阴极的一面为膜电极N面;阳极扩散层靠近膜电极的一面为阳极扩散层的M面,阳极扩散层靠近集流板的一面为阳极扩散层的C面;阴极扩散层靠近膜电极的一面为阴极扩散层的M面,阴极扩散层靠近集流板的一面为阴极扩散层的C面。氢燃料电池由膜电极(电解质层和催化层)、扩散层和集流板构成,其中集流板上有协助输运氢气和氧气的导流槽。氢燃料电池运作过程如下:首先通过导流槽向燃料电池加注氢气,然后氢气通过扩散层进入催化层,之后氢气进入催化层,而后氢气在催化层作用下分解为氢离子和一个电子,然后氢离子在化学势驱动下穿过电解质层,而电子则通过外电路传输,氢离子到达阴极催化层后在催化剂作用下与氧气发生反应,并生成水,最后水在扩散层协助下通过导流槽排除。通常燃料电池膜电极和扩散层之间靠应力紧密贴合在一起,然而随着燃料电池的使用,在热应力、外部应力破坏条件下,膜电极和扩散层之间会出现层间裂缝。层间裂缝的出现对燃料电池具有不良影响:首先层间裂缝导致膜电极和扩散层接触不良,增加了燃料电池的内阻;其次层间缝会蓄存反应生成水,在膜电极和扩散层之间形成一道“水墙”,阻挡了氧气的通道,降低了燃料 ...
【技术保护点】
1.氢燃料电池层间裂缝多属性重构方法,其特征在于,包括以下步骤:使用CT扫描方法构建层间裂缝几何结构模型,利用EDS方法对裂缝表面进行元素扫描,建立裂缝表面组分模型,然后将几何结构模型和组分模型匹配在一起,构建层间裂缝多属性模型。
【技术特征摘要】
1.氢燃料电池层间裂缝多属性重构方法,其特征在于,包括以下步骤:使用CT扫描方法构建层间裂缝几何结构模型,利用EDS方法对裂缝表面进行元素扫描,建立裂缝表面组分模型,然后将几何结构模型和组分模型匹配在一起,构建层间裂缝多属性模型。2.根据权利要求1所述的氢燃料电池层间裂缝多属性重构方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)制作膜电极定位孔在厚度为200微米、边长为10毫米的正方形膜电极P面和N面各覆盖一层厚度为10微米、边长为10毫米的正方形的金箔,然后利用聚焦离子束,在两面各钻取5个深度为20微米、直径为20微米的圆柱形的膜电极定位孔,5个膜电极定位孔呈非对称分布;(2)膜电极定位孔喷金属钛向覆盖金箔的膜电极P面和N面分别喷涂钛金属颗粒;所喷涂的钛金属颗粒直径为50纳米;喷涂完成后,揭去膜电极两面的金箔,此时膜电极P面和N面的膜电极定位孔内含有高密度、抗腐蚀的钛金属;(3)扩散层定位孔在厚度为1000微米、长为12毫米、宽为10毫米的正方形阳极扩散层的M面、阴极扩散层的M面,各覆盖一层厚度为10微米、边长为10毫米的正方形的金箔,然后利用聚焦离子束钻取5个深度为20微米、直径为20微米的圆柱形的扩散层定位孔;(4)扩散层定位孔喷金属钛向覆盖了金箔的阳极扩散层的M面、阴极扩散层的M面分别喷涂钛金属颗粒,所喷涂的钛金属颗粒直径为50纳米;喷涂完成后,揭去扩散层表面的金箔,此时扩散层定位孔内含有高密度、抗腐蚀的钛金属;(5)燃料电池组装将步骤(1)-(4)制作的膜电极、扩散层,合并在一起,膜电极P面朝向阳极扩散层M面,膜电极N面朝向阴极扩散层M面,阳极扩散层、阴极扩散层的另外一侧分别设有厚度为5毫米、边长为10毫米...
【专利技术属性】
技术研发人员:马慧芳,郭文跃,赵联明,朱后禹,唐明明,
申请(专利权)人:中国石油大学华东,
类型:发明
国别省市:山东,37
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