一种燃料电池金属双极板的梯形电位加速测试方法技术

本发明专利技术提供一种燃料电池金属双极板的梯形电位加速测试方法，通过先进行一般腐蚀测试再进行多梯形变换电位下的加速腐蚀测试，基于此获取加速腐蚀的加速比N＝Q2/Q1；该方法可以加速测试双极板腐蚀，同时可以较好的与实际工况相匹配，质子交换膜燃料电池工作电压在0.6V

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池金属双极板的梯形电位加速测试方法


[0001]本专利技术涉及质子交换膜燃料电池双极板的一种腐蚀测试方法，尤其是涉及一种燃料电池金属双极板的梯形电位加速测试方法。

技术介绍

[0002]双极板是质子交换膜燃料电池核心部件之一，承担着均匀分配反应气体、传导电流、串联各单电池等功能。理想的双极板应具有高的热/电导率、耐蚀性、低密度、良好的力学性能以及低成本、易加工等特点。目前生产的双极板存在耐蚀性和导电性匹配性差、生产成本高和寿命短等问题。
[0003]美国能源部DOE推荐使用塔菲尔曲线(动电位法)测试阳极双极板腐蚀电流，使用静电位法测试阴极腐蚀电流，如下表。根据DOE推荐的测试方法，双极板达到寿命的时间较长，往往需要数月的时间，产品开发及评估周期较长。阴极侧的腐蚀较大相对阳极侧的腐蚀，因此一般采用使用静电位法测试阴极腐蚀电流来测试金属双极板。
[0004][0005]申请号CN202010068832.2燃料电池金属双极板耐久性的恒电位加速测试与评价方法，认为腐蚀失去的质量与恒电位的大小呈正比关系，使用较高的恒电位(1.6V)和较高酸和氟离子浓度的电解液来评价双极板的腐蚀加速。该条件的设计与电池的实际运行条件有所偏离，并不能真实的反应在电池实际运行过程中金属双极板所处的电位环境。电池实际运行的电位大部分时间维持在0.6～0.8V，电池实际运行过程中腐蚀是不断变化的动态过程，其腐蚀失去的质量与恒电位成正比的假设关系也不成立。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术中的缺陷，从而提供一种燃料电池金属双极板的梯形电位加速测试方法。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案一种燃料电池金属双极板的梯形电位加速测试方法，其包括以下步骤，
[0008]S1：对第一标准电池样品进行一般腐蚀测试，获得所得的腐蚀电流密度与时间积
分值其中t1为测试时间，i1为腐蚀电流密度；S2：采用多梯形变换电位对第二标准电池样品进行加速腐蚀测试，获得所得的腐蚀电流密度与时间积分值其中t2为测试时间，i2为腐蚀电流密度；S3：获取加速腐蚀的加速比N＝Q2/Q1；S4：根据加速比N获取加速结果，步骤S2中加速腐蚀测试等同于一般腐蚀测试的测试时间t1与步骤S3中加速比N的乘积。
[0009]优选的，所述多梯形变换电位的电位变换阶梯数为2
‑
50。
[0010]优选的，所述多梯形变换电位的执行方式如下，
[0011]第一步：进行恒电位腐蚀测试，电位V1为电池运行的工作电压，测试T1时间；第二步：以阶梯电位变换方式将电位V1变成电位V2，电位V2为启停过程中双极板最高电位，在此电位测试T2时间，其中，所述阶梯电位变换方式，其为为电位阶梯，在V1
‑
V2区间每个电压处维持的时间为n1为V1
‑
V2区间的阶梯数其范围是2
‑
50；第三步：进行恒电位腐蚀测试，电位V2为1.4V
–
1.6V，恒电位测试T3时间；第四步：以阶梯电位变换方式将电位V2变成电位V1，在此电位测试T4时间，其中，所述阶梯电位变换方式，其为以为电位阶梯，在每个电压处维持的时间为n2为V1
‑
V2区间的阶梯数其范围是2
‑
50；第五步：进行恒电位腐蚀测试，电位维持在V1，在此电位测试T5时间；
[0012]周期性重复第一步到第五步，达到时间t2为结束。
[0013]优选的，第一步中，电位V1为0.6V
‑
0.8V。
[0014]优选的，第二步中，电位V2为1.4V
–
1.6V。
[0015]优选的，所述一般腐蚀测试，其条件为选用pH＝3的H2SO4+0.1ppm F
‑
的电解质，在60℃到80℃温度范围内，空气鼓泡，在0.5V
‑
0.8V条件下进行恒电位测试。
[0016]优选的，所述加速腐蚀测试，其条件为选用浓度范围0.1mol/L
‑
1.2mol/L的H2SO4+0.1ppm
‑
200ppm F
‑
的电解质，在60℃到80℃温度范围内，空气鼓泡，进行多梯形变换电位测试。
[0017]优选的，燃料电池金属双极的梯形电位加速腐蚀测试方法在测试系统内执行，所述测试系统包括腐蚀电解池、法拉第笼和电化学工作站，所述腐蚀电解池设置在法拉第笼内部，所述的腐蚀电解池内注入腐蚀溶液并设有进气管和出气管，所述的腐蚀电解池内通过三电极体系连接电化学工作站，所述的腐蚀电解池外部设置控温装置；测试时，待测试样通过工作电极夹夹持在腐蚀池中即可。
[0018]优选的，所述的控温装置为恒温水浴设备或油浴设备,
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020]美国能源部DOE推荐使用腐蚀测试方法周期较长，申请号CN202010068832.2推荐的加速测试方案难以反映实际工况。本专利技术提供一种梯形电位加速腐蚀测试方法可以加速测试双极板腐蚀，同时可以较好的与实际工况相匹配，质子交换膜燃料电池工作电压在0.6V
‑
0.8V，在启停过程中由于某些位置的氢气缺失导致阴极双极板的电位可达到1.6V左右，本专利技术设计的加速测试可兼顾启停过程及启停过程到达工作条件下的缓慢过程，同时使用电流密度与时间的积分可更好的反应腐蚀质量。
附图说明
[0021]图1为加速测试时单个周期的梯形电位与时间的变化关系图；
[0022]图2为0.6V恒电位Vs.Ag/AgCl电极测试的腐蚀电流密度随时间的变化曲线；
[0023]图3为实施案例1加速腐蚀电流密度随时间的变化曲线；
[0024]图4为实施案例2加速腐蚀电流密度随时间的变化曲线。
具体实施方式
[0025]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0026]为更好的理解本
技术实现思路
，进行如下公式推导：
[0027]电化学腐蚀中，阳极溶解导致金属腐蚀，M＝M n+
+n e
‑
，根据法拉第定律，阳极每溶解1mol的金属，需要通过nF法拉第电量。单位面积的腐蚀质量为：
[0028][0029][0030]整个金属的腐蚀面积为S，i
corr
为腐蚀电流密度。金属腐蚀电流密度i
corr
会随时间变化，采用腐蚀电流与时间的积分来定义单位面积的腐蚀质量更为合适。如公式(3)
[0031][0032]从公式(3)可知，加速腐蚀测试可以通过增加∫i
corr
dt的倍数来实现加速测试。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池金属双极板的梯形电位加速测试方法，其特征在于：包括以下步骤，S1：对第一标准电池样品进行一般腐蚀测试，获得所得的腐蚀电流密度与时间积分值其中t1为测试时间，i1为腐蚀电流密度；S2：采用多梯形变换电位对第二标准电池样品进行加速腐蚀测试，获得所得的腐蚀电流密度与时间积分值其中t2为测试时间，i2为腐蚀电流密度；S3：获取加速腐蚀的加速比N＝Q2/Q1；S4：根据加速比N获取加速结果，步骤S2中加速腐蚀测试等同于一般腐蚀测试的测试时间t1与步骤S3中加速比N的乘积。2.如权利要求1所述的燃料电池金属双极板的梯形电位加速测试方法，其特征在于：所述多梯形变换电位的电位变换阶梯数为2
‑
50。3.如权利要求2所述的燃料电池金属双极板的梯形电位加速测试方法，其特征在于：所述多梯形变换电位的执行方式如下，第一步：进行恒电位腐蚀测试，电位V1为电池运行的工作电压，测试T1时间；第二步：以阶梯电位变换方式将电位V1变成电位V2，电位V2为启停过程中双极板最高电位，在此电位测试T2时间，其中，所述阶梯电位变换方式，其为为电位阶梯，在V1
‑
V2区间每个电压处维持的时间为n1为V1
‑
V2区间的阶梯数其范围是2
‑
50；第三步：进行恒电位腐蚀测试，电位V2为1.4V
–
1.6V，恒电位测试T3时间；第四步：以阶梯电位变换方式将电位V2变成电位V1，在此电位测试T4时间，其中，所述阶梯电位变换方式，其为以为电位阶梯，在每个电压处维持的时间为n2为V1
‑
V2区间的阶梯数其范围是2
‑
50；第五步：进行恒电位腐蚀测试，电位维持在V1，在此电位测...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丹丹，郑科钦，徐纳，
申请(专利权)人：杭州新坐标科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：