一种高温质子交换膜燃料电池电堆的活化测试方法技术

本发明专利技术涉及一种高温质子交换膜燃料电池电堆的活化测试方法，其包括将装配完成的高温质子交换膜燃料电池电堆安装在高温燃料电池系统中；启动高温燃料电池系统，对高温质子交换膜燃料电池电堆进行活化；活化完成后，关闭高温燃料电池系统。该高温质子交换膜燃料电池电堆的活化测试方法，适用于工作温度为120～200℃的高温质子交换膜燃料电池电堆的活化，由于采用在线制氢直接在高温燃料电池系统中完成高温质子交换膜燃料电池电堆的活化，从而可省去搭建活化测试平台的环节；并采用甲醇水溶液高温重整生成的重整气作为活化燃料，相比纯氢作为活化燃料，提高活化效率，减少活化时间，进而减少氢气的消耗，降低活化成本。降低活化成本。降低活化成本。

【技术实现步骤摘要】
一种高温质子交换膜燃料电池电堆的活化测试方法


[0001]本专利技术涉及活化测试的
，尤其是一种高温质子交换膜燃料电池电堆的活化测试方法。

技术介绍

[0002]按照使用温度的不同，质子交换膜燃料电池可分为低温和高温质子交换膜燃料电池两种。通常前者的使用温度不超过100℃，质子传导的介质是水，而后者的使用温度范围为100～200℃，质子传导的介质一般为非水的质子溶剂。高温质子交换膜燃料电池具有电化学反应活性高、无水管理系统、热管理系统简单、CO耐受性高等优点，在汽车、能源发电、航空航天、家用电源等行业具有广阔的应用前景。高温质子交换膜燃料电池由于CO耐受性高，系统中可以使用甲醇水溶液作为燃料，通过在线重整生成的重整气直接通入电堆，而无需经过特殊的CO脱除过程。不仅简化了系统，更是采用来源广泛、便于携带的甲醇水溶液作为燃料，省去了氢气的提纯和存储过程。
[0003]在高温质子交换膜燃料电池电堆组装成型后，需要对其性能进行活化，以确保电堆的性能达到使用的最佳状态，同时对电堆性能进行检测以满足出厂要求。现有高温质子交换膜燃料电池电堆的活化测试过程普遍是使用纯氢作为燃料，以恒电流放电模式长时间地运行，直至燃料电池电堆的性能达到平稳状态，活化时间往往需要50～100小时。对于使用重整气作为燃料的高温燃料电池电堆，由于使用纯氢进行活化，需要另外搭建活化测试平台，一方面搭建活化测试平台并使用大量的氢气瓶需要大面积的占地，另一方面设备的投入和纯氢燃料的消耗造成电堆活化的成本较高。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：为了解决上述
技术介绍
中存在的问题，提供一种高温质子交换膜燃料电池电堆的活化测试方法，适用于工作温度为120～200℃的高温质子交换膜燃料电池电堆的活化，由于采用在线制氢直接在高温燃料电池系统中完成高温质子交换膜燃料电池电堆的活化，从而可省去搭建活化测试平台的环节；并采用甲醇水溶液高温重整生成的重整气作为活化燃料，相比纯氢作为活化燃料，提高了活化效率，减少了活化时间，进而减少了氢气的消耗，降低了活化成本。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高温质子交换膜燃料电池电堆的活化测试方法，包括如下步骤：S1、启动高温燃料电池系统，待高温质子交换膜燃料电池电堆的温度升至目标温度110℃～160℃时，高温质子交换膜燃料电池电堆的阳极通入重整气，高温质子交换膜燃料电池电堆的阴极通入干燥的空气，并通过直流负载逐渐加载电流至电流密度达到0.1A/cm2；S2、待高温质子交换膜燃料电池电堆的温度升至目标温度120℃～200℃时，通过直流负载逐渐加载电流至电流密度达到0.2～0.3A/cm2，并以恒流放电模式在该电流密度下持续运行0.5～1h；S3、通过直流负载逐渐加载电流至电流密度达到0.4～0.6A/cm2，并以恒流放电模式在该电流密度下持续运行0.5～1h；S4、检测高温质子交换
膜燃料电池电堆的电压或输出功率，若电压低于预设电压或输出功率低于预设功率，则依次重复步骤S2和步骤S3，否则完成活化；S5、活化完成后，关闭高温燃料电池系统。
[0006]进一步地说明，上述技术方案中，所述的S1前需要将装配完成的高温质子交换膜燃料电池电堆安装在高温燃料电池系统中。
[0007]具体地说，上述技术方案中，所述的将装配完成的高温质子交换膜燃料电池电堆安装在高温燃料电池系统中的方法为将位于高温燃料电池系统中的高温质子交换膜燃料电池电堆连接重整气、空气和冷却液通道，并将高温质子交换膜燃料电池电堆和直流负载相连。
[0008]进一步地说明，上述技术方案中，所述的重整气由甲醇水溶液高温重整生成。
[0009]进一步地说明，上述技术方案中，：所述的甲醇水溶液中甲醇与水的摩尔比例为1：1～1：2。
[0010]进一步地说明，上述技术方案中，所述的冷却液通道中的冷却液为沸点高于高温质子交换膜燃料电池电堆工作温度的有机液体。
[0011]进一步地说明，上述技术方案中，所述的重整气的化学计量比为1.1～2.5。
[0012]进一步地说明，上述技术方案中，所述的空气的化学计量比为1.1～5。
[0013]具体地说，上述技术方案中，所述的S5活化完成后，关闭高温燃料电池系统的方法包括如下步骤：S11、通过直流负载逐渐降载电流至0安培后，关闭甲醇水溶液的供应；S22、降温后，高温质子交换膜燃料电池电堆的阴极使用空气持续吹扫30～60min后关闭高温燃料电池系统。
[0014]本专利技术的有益效果是：本专利技术提出的一种高温质子交换膜燃料电池电堆的活化测试方法，适用于工作温度为120～200℃的高温质子交换膜燃料电池电堆的活化，由于采用在线制氢直接在高温燃料电池系统中完成高温质子交换膜燃料电池电堆的活化，从而可省去搭建活化测试平台的环节；并采用甲醇水溶液高温重整生成的重整气作为活化燃料，相比纯氢作为活化燃料，提高了活化效率，减少了活化时间，进而减少了氢气的消耗，降低了活化成本。
[0015]附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1是本专利技术实施例中电池电堆活化过程中加载电流与时间的关系示意图；图2是本专利技术实施例中电池电堆活化过程中加载电压与时间的关系示意图；图3是本专利技术中对比例电池电堆活化过程中加载电流与时间的关系示意图；图4是本专利技术中对比例电池电堆活化过程中加载电压与时间的关系示意图；图5是本专利技术中实施例与对比例电池电堆活化的电流电压极化曲线示意图。
[0018]具体实施方式
[0019]为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0020]本专利技术公开了一种高温质子交换膜燃料电池电堆的活化测试方法，包括如下步骤：S1、启动高温燃料电池系统，待高温质子交换膜燃料电池电堆的温度升至目标温度110℃～160℃时，高温质子交换膜燃料电池电堆的阳极通入重整气，高温质子交换膜燃料电池电堆的阴极通入干燥的空气，并通过直流负载逐渐加载电流至电流密度达到0.1A/cm2；S2、待高温质子交换膜燃料电池电堆的温度升至目标温度120℃～200℃时，通过直流负载逐渐加载电流至电流密度达到0.2～0.3A/cm2，并以恒流放电模式在该电流密度下持续运行0.5～1h；S3、通过直流负载逐渐加载电流至电流密度达到0.4～0.6A/cm2，并以恒流放电模式在该电流密度下持续运行0.5～1h；S4、检测高温质子交换膜燃料电池电堆的电压或输出功率，若电压低于预设电压或输出功率低于预设功率，则依次重复步骤S2和步骤S3，否则完成活化；S5、活化完成后，关闭本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温质子交换膜燃料电池电堆的活化测试方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、启动高温燃料电池系统，待高温质子交换膜燃料电池电堆的温度升至目标温度110℃～160℃时，高温质子交换膜燃料电池电堆的阳极通入重整气，高温质子交换膜燃料电池电堆的阴极通入干燥的空气，并通过直流负载逐渐加载电流至电流密度达到0.1A/cm2；S2、待高温质子交换膜燃料电池电堆的温度升至目标温度120℃～200℃时，通过直流负载逐渐加载电流至电流密度达到0.2～0.3A/cm2，并以恒流放电模式在该电流密度下持续运行0.5～1h；S3、通过直流负载逐渐加载电流至电流密度达到0.4～0.6A/cm2，并以恒流放电模式在该电流密度下持续运行0.5～1h；S4、检测高温质子交换膜燃料电池电堆的电压或输出功率，若电压低于预设电压或输出功率低于预设功率，则依次重复步骤S2和步骤S3，否则完成活化；S5、活化完成后，关闭高温燃料电池系统。2.如权利要求1所述的一种高温质子交换膜燃料电池电堆的活化测试方法，其特征在于：所述的S1前需要将装配完成的高温质子交换膜燃料电池电堆安装在高温燃料电池系统中。3.如权利要求2所述的一种高温质子交换膜燃料电池电堆的活化测试方法，其特征在于：所述的将装配完成的高温质子交换膜燃料电池电堆安装在高温燃料电池系...

【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，刘逦，
申请(专利权)人：常州创氢能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：