一种电堆衰减寿命的测算方法技术

本发明专利技术公开了一种电堆衰减寿命的测算方法，包括以下步骤：S1，针对电堆首次启动到稳定运行阶段时，获取功率影响因子后进入步骤S3，如未获取则进入步骤S2；S2，通过额定运行状态设置和基础参数测试，获取功率影响因子；S3，选取电堆寿命测试区，判断电堆运行稳定性，如稳定则进入步骤S4，如不稳定则重新选取电堆寿命测试区；S4，在电堆长期稳态运行后，进行电堆寿命测试期的测量，获取输入数据和输出数据，利用输入数据和输出数据对额定或标准状态电堆输出功率进行修正；S5寿命预测，利用修正后的电堆输出功率计算电堆性能衰减系数，利用电堆性能衰减系数计算得到电堆寿命，具有简易可行、运用场景广泛、可操作性强的优点。可操作性强的优点。可操作性强的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种电堆衰减寿命的测算方法


[0001]本专利技术属于燃料电池的
，具体涉及一种电堆衰减寿命的测算方法。

技术介绍

[0002]燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。
[0003]当今，随着各国氢能战略的规划出台，日、欧、美等国使用基于燃料电池的车用、户用热电联产、工商业分布式热电联产等呈现蓬勃发展趋势。近十年先进的燃料电池技术如PAFC(磷酸盐燃料电池)、PEM(质子交换膜燃料电池)及SOFC(固体氧化物燃料电池)的利用都逐渐达到新高峰。我国的燃料电池技术也在不断发展前进。
[0004]燃料电池技术本身实现的壁垒较高，燃料电池的用能成本也较高。以固体氧化物燃料电池发电系统为例，电堆运行温度高达650℃以上，一般运行在 700
‑
800℃之间。如此高的运行温度，对材料的要求、运行要求也十分苛刻。而对于PEM燃料电池，虽然运行温度在100℃以下，但涉及到气、液、固三相管理，且用于交通领域，经常频繁的启停，对电堆寿命也有较大影响。尤其技术不够过关的燃料电池系统，很容易发生电池、电堆的无征兆性能衰减。另外，目前国内燃料电池电堆寿命测算方法也尚未形成标准和规范，因此怎么预测电堆衰减，对预测及监测燃料电池系统的使用具有重大意义。

技术实现思路

[0005]为了实现以上目的，本专利技术提供了一种电堆衰减寿命的测算方法，应用于燃料电池系统中，该方法通过测试和计算燃料电池预测电堆衰减寿命。
[0006]本专利技术采用以下技术方案：一种电堆衰减寿命的测算方法，包括以下步骤：
[0007]S1，针对电堆首次启动到稳定运行阶段时，获取功率影响因子后进入步骤S3，如未获取则进入步骤S2；
[0008]S2，通过额定运行状态设置和基础参数测试，获取功率影响因子；
[0009]S3，选取电堆寿命测试区，判断电堆运行稳定性，如稳定则进入步骤S4，如不稳定则重新选取电堆寿命测试区；
[0010]S4，在电堆长期稳态运行后，进行电堆寿命测试期的测量，获取输入数据和输出数据，利用输入数据和输出数据对额定或标准状态电堆输出功率进行修正； S5寿命预测，利用修正后的电堆输出功率计算电堆性能衰减系数，利用电堆性能衰减系数计算得到电堆寿命。
[0011]进一步的，所述功率影响因子包括空气因子Kair、燃气因子Kfuel和温度 Ktem，且假设随着电堆运行时间t的变化，所述功率影响因子保持不变。
[0012]进一步的，所述步骤S2具体为：
[0013]S21，正常启动燃料电池发电系统，对电堆运行的稳定性进行测量和判定，待燃料电池的输出数据保持稳定后开始测量；
[0014]S22，判定电堆已处于稳定运行状态后，对电堆开展不同工况下的测试，对所有输入和输出数据进行全程记录和测量，按预设时间间隔采集输入数据和输出数据，计算得到功率影响因子。
[0015]更进一步的，所述输出数据包括输出电压、输出电流和输出功率；或者，所述输入数据包括空气进气流量、燃气流量和运行温度。
[0016]更进一步的，所述步骤S21对电堆运行的稳定性进行测量和判定具体为：
[0017]A1以秒为单位设置第一预设时间间隔，选取n分钟内的输出数据；
[0018]A2计算输出数据的变化率；
[0019]A3根据电堆稳定运行的判断标准，判断该变化率是否满足判断标准，如满足则认为电堆稳定运行。
[0020]更进一步的，所述步骤S21对电堆运行的稳定性进行测量和判定具体为： B1启动测量，以时间单位为秒为第二预设时间间隔，记录一段时间内的N1 组输出数据；
[0021]B2计算这组输出数据的平均值，定为标准值；
[0022]B3再测量记录N2组输出数据，将N2组输出数据分别与标准值进行比较，得到N2个变化率；
[0023]B4当N2个变化率都小于预设变化值时，则认定电堆已经达到稳定运行状态。
[0024]更进一步的，所述步骤S22具体为：
[0025]a)工况一保持电堆输入燃气流量Lfuel、运行温度Top不变，改变电堆空气进气流量Lair，测量输出功率P，利用输出功率P计算得到空气进气流量对电堆输出功率的影响因子Kair；
[0026]b)工况二保持电堆输入空气流量Lair、运行温度Top不变，改变燃气进气流量Lfuel，测量输出功率P，利用输出功率P计算得到燃气进气流量对电堆输出功率的影响因子Kfuel；
[0027]c)工况三保持电堆输入燃气流量Lfue、空气流量Lair不变，改变运行温度Top，测量输出功率P，利用输出功率P计算得到运行温度对电堆输出功率的影响因子Ktem。
[0028]更进一步的，所述步骤S22中的电堆输入燃气流量Lfuel、运行温度Top、电堆输入空气流量Lair均为额定或标准输入值。
[0029]进一步的，所述步骤S4具体为：
[0030]S41，在判断电堆长期稳态运行后，设置多个测量时期；
[0031]S42，数据获取，电堆稳定运行之后，记录该测量时期的输入数据和输出数据；
[0032]S43，对额定或标准状态的电堆输出功率的修正，对该测量时期的输入数据和输出数据分别求平均值，并根据功率影响因子考虑输入数据与额定数据之间的偏差后，计算输出功率P的偏差以及最终的输出；
[0033]S44，得到多个测量时期下电堆的输出功率P修正后的值。
[0034]进一步的，所述S5具体为：
[0035]S51，选取时间间隔较近的两个测量点进行电堆性能衰减系数X的计算：(Pt2
‑
Pt1)/(t2
‑
t1)＝X；t1、t2分别表示电堆运行的时间，Pt1、Pt2分别表示修正后额定状态下的电堆功率；
[0036]S52，利用电堆性能衰减系数X计算电堆寿命，L
电堆
＝t2
‑
(Pt2
‑
P80％)/X。
[0037]采用本专利技术技术方案，本专利技术的有益效果为：在电堆运行的任何时长、且不同的输入、输出功率状态等，均可以进行参数的测量和寿命的预测；使用灵活简单，可广泛用于电池、电堆以及发电系统中，本方法可推广复制性强。
附图说明
[0038]图1是一种电堆衰减寿命的测算方法的流程图。
具体实施方式
[0039]结合附图对本专利技术具体方案具体实施例作进一步的阐述，使得本技术方案更加清楚、明白。本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0040]如图1所示，本实施例涉及一种电堆衰减寿命本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电堆衰减寿命的测算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，针对电堆首次启动到稳定运行阶段时，获取功率影响因子后进入步骤S3，如未获取则进入步骤S2；S2，通过额定运行状态设置和基础参数测试，获取功率影响因子；S3，选取电堆寿命测试区，判断电堆运行稳定性，如稳定则进入步骤S4，如不稳定则重新选取电堆寿命测试区；S4，在电堆长期稳态运行后，进行电堆寿命测试期的测量，获取输入数据和输出数据，利用输入数据和输出数据对额定或标准状态电堆输出功率进行修正；S5寿命预测，利用修正后的电堆输出功率计算电堆性能衰减系数，利用电堆性能衰减系数计算得到电堆寿命。2.根据权利要求1所述的一种电堆衰减寿命的测算方法，其特征在于，所述功率影响因子包括空气因子Kair、燃气因子Kfuel和温度Ktem，且假设随着电堆运行时间t的变化，所述功率影响因子保持不变。3.根据权利要求1所述的一种电堆衰减寿命的测算方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：S21，正常启动燃料电池发电系统，对电堆运行的稳定性进行测量和判定，待燃料电池的输出数据保持稳定后开始测试；S22，判定电堆已处于稳定运行状态后，对电堆开展不同工况下的测试，对所有输入和输出数据进行全程记录和测量，按预设时间间隔采集输入数据和输出数据，计算得到功率影响因子。4.根据权利要求3所述的一种电堆衰减寿命的测算方法，其特征在于，所述输出数据包括输出电压、输出电流和输出功率；或者，所述输入数据包括空气进气流量、燃气流量和运行温度。5.根据权利要求3或4所述的一种电堆衰减寿命的测算方法，其特征在于，所述步骤S21对电堆运行的稳定性进行测量和判定具体为：A1以秒为单位设置第一预设时间间隔，选取n分钟内的输出数据；A2计算输出数据的变化率；A3根据电堆稳定运行的判断标准，判断该变化率是否满足判断标准，如满足则认为电堆稳定运行。6.根据权利要求3或4所述的一种电堆衰减寿命的测算方法，其特征在于，所述步骤S21对电堆运行的稳定性进行测量和判定具体为：B1启动测量，以时间单位为秒为第二预设时间间隔，记录一段时间内的N1组输出数据；B2计算这组输出数据的平均值，定为标准值；B3再测量记录N2组输出数据，将N2组输出数...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡娟，阮鑫，谢美茜，周家驹，韩泽众，毛昌森，曾勋，
申请(专利权)人：中国核能电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：