燃料电池启停寿命测试设备和测试方法技术

本发明专利技术提供一燃料电池启停寿命测试设备和测试方法，所述测试设备包括一氢气供给系统，一氮气供给系统，一空气供给系统以及一启停控制系统，其中所述氢气供给系统、所述氮气供给系统以及所述空气供给系统被可通信地连接于所述启停控制系统，由所述启停控制系统制定一启停策略；以供所述启停控制系统基于所述启停策略控制所述氮气供给系统在所述电堆停机状态下将氮气通入所述电堆的氢气入口端，控制所述空气供给系统将空气通入所述电堆的氢气入口端，使得电堆的阳极充满空气，当所述电堆启动时，以在所述电堆的阳极形成氢空界面，并控制所述空气供给系统将空气通往所述电堆的空气入口端，以模拟所述电堆正常工况下的启停。停。停。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池启停寿命测试设备和测试方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一燃料电池启停寿命测试设备和测试方法。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池是一种以氢能为载体将化学能转化为电能的发电装置，具有反应温度低、动态响应速度快、反应效率高、功率密度高等优点，在交通领域具有广泛的应用前景。燃料电池在启动/关闭操作期间，质子交换膜燃料电池的膜电极组件(MEA)的降解主要是由于碳载体的腐蚀和阴极铂催化剂的溶解/迁移/聚集。
[0003]燃料电池的启停过程是燃料电池寿命的衰减的主要因素之一。当使用燃料电池的车辆长时间停放时，或者燃料电池长时间没有启动时，由于阴极通风口无法完全密封，空气通过薄膜从阴极扩散到阳极，以至阳极和阴极流场最终会充满空气。如果燃料电池在被启动时，氢气被供应到燃料电池的阳极流场，则在阳极流场中会产生一个氢/空气边界，并且阳极流场中面向阴极的空气局部存在1.44V或两倍开路电压(OCV)的高电位。在上述的条件下，阴极局部产生的高电位会加速铂催化剂的碳载体腐蚀溶解/迁移/团聚。也就是说，燃料电池的启停过程由于氢/空边界的存在，加速了阴极局部的降解。
[0004]针对上述问题，现有技术是通过施加启动电阻的方式，从而避免出现高电位。但是在现有技术中，关于启动电阻的闭合时间点、大小以及氢气在启动时候的控制方式，对燃料电池电堆的寿命都有影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个主要优势在于提供一燃料电池启停寿命测试设备和测试方法，其中所述燃料电池启动寿命测试设备可用于验证燃料电池启停策略，有利于优化燃料电池发动机启停控制策略。
[0006]本专利技术的另一个优势在于提供一燃料电池启停寿命测试设备和测试方法，其中所述燃料电池启动寿命测试设备可用于测试不同的启停策略对燃料电池寿命的影响，优化燃料电池发动机启停控制策略。
[0007]本专利技术的另一个优势在于提供一燃料电池启停寿命测试设备和测试方法，其中所述燃料电池启动寿命测试设备可以模拟所述燃料电池在不同工况下，不同的启停策略对寿命的影响，可以指导燃料电池在不同领域应用上的启停策略开发。
[0008]本专利技术的另一个优势在于提供一燃料电池启停寿命测试设备和测试方法，其中所述燃料电池启动寿命测试设备可以用于开发燃料电池启停策略，找出最佳的启动电阻和启动时间。
[0009]本专利技术的另一个优势在于提供一燃料电池启停寿命测试设备和测试方法，其中所述燃料电池启动寿命测试设备停机阶段可以先通过氮气吹扫燃料电池阳极，排除氢气，然后通过空气口的支路往燃料电池阳极通入一定时间的空气，让空气快速充满阳极，模拟燃
料电池停机后阴极空气扩散到阳极。
[0010]本专利技术的另一个优势在于提供一燃料电池启停寿命测试设备和测试方法，其中所述燃料电池启动寿命测试设备燃料电池启动时，氢气通入阳极，与存在里面的控制形成氢空界面。循环启停试验，描绘多条不同温湿度条件下，启停对寿命的影响曲线，根据曲线找到最优的启停状态。
[0011]本专利技术的其它优势和特点通过下述的详细说明得以充分体现并可通过所附权利要求中特地指出的手段和装置的组合得以实现。
[0012]依本专利技术的一个方面，能够实现前述目的和其他目的和优势的本专利技术的一燃料电池启停寿命测试设备，适于测试一电堆，所述测试设备包括：
[0013]一氢气供给系统；
[0014]一氮气供给系统；
[0015]一空气供给系统；以及
[0016]一启停控制系统，其中所述氢气供给系统、所述氮气供给系统以及所述空气供给系统被可通信地连接于所述启停控制系统，由所述启停控制系统制定一启停策略；以供所述启停控制系统基于所述启停策略控制所述氮气供给系统在所述电堆停机状态下将氮气通入所述电堆的氢气入口端，通过氮气吹扫电堆的阳极，所述启停控制系统控制所述空气供给系统将空气通入所述电堆的氢气入口端，使得电堆的阳极充满空气，当所述电堆启动时，由所述启停控制系统控制所述氢气供给系统将氢气通入所述电堆的氢气入口端，以在所述电堆的阳极形成氢空界面，并控制所述空气供给系统将空气通往所述电堆的空气入口端，以模拟所述电堆正常工况下的启停。
[0017]根据本专利技术的至少一实施例，所述测试设备进一步包括一热管理系统，其中所述热管理系统与所述启停控制系统相电气连接，由所述启停控制系统基于所述启停策略控制所述热管理系统，以模拟所述电堆启停时的温度。
[0018]根据本专利技术的至少一实施例，所述氢气供给系统包括一氢气源，与所述氢气源相连通的一供氢管道，被设置于所述供氢管道的至少一压力控制器以及一流量控制器，其中所述氢气供给系统的所述供氢管道的一端被可导通地连接于所述电堆的一氢气入口端。
[0019]根据本专利技术的至少一实施例，所述氢气供给系统进一步包括一氢气加湿器，所述氢气加湿器被设置于所述供氢管道，由所述氢气加湿器基于所述启停控制系统的控制策略控制通往所述电堆的氢气的湿度。
[0020]根据本专利技术的至少一实施例，所述氮气供给系统包括一氮气源，与所述氮气源相连通的一氮气供给管道，其中所述氮气供给管道的一端与所述氮气源相连通，所述氮气供给管道的另一端被可导通地连接于所述电堆的所述氢气入口端。
[0021]根据本专利技术的至少一实施例，所述空气供给系统包括一空气源、一空气供给管道、一空气压力控制器以及一空气流量控制器，其中所述空气源与所述空气供给管道的一端相连通，所述空气供给管道的另一端可与所述燃料电池的所述电堆相连通。
[0022]根据本专利技术的至少一实施例，所述空气供给管道包括一氢气入口支路和一空气入口支路，其中所述氢气入口支路的入口端被可导通地连接于所述电堆的所述氢气入口端，所述空气入口支路的一端被可导通地连接于所述电堆的所述空气入口端。
[0023]根据本专利技术的至少一实施例，所述空气供给系统进一步包括一空气加湿器，所述
空气加湿器被设置于所述空气供给管道，其被用于调整所述空气供给管道内空气的湿度。
[0024]根据本专利技术的至少一实施例，所述测试设备进一步包括一电子负载，其中所述电子负载可被电气连接于所述电堆，并且所述电子负载与所述启停控制系统相通信地连接，由所述启停控制系统基于设定的启停控制策略控制所述电子负载，以模拟所述电堆的真实工况环境。
[0025]根据本专利技术的至少一实施例，所述电子负载包括电子负载电路，被设置于所述电子负载电路的一电流传感器，至少一检测电阻以及用于控制所述检测电阻的至少一接触器。
[0026]根据本专利技术的至少一实施例，所述电子负载电路进一步包括一第一负载支路和一第二负载支路，所述检测电阻进一步包括至少一第一电阻和一第二电阻，其中所述第一电阻被设置于第一负载支路，所述第二电阻被设置于所述第二负载支路，其中所述第一电阻的阻值大于所述第二电阻的阻值。
[0027]根据本专利技术的至少一实施例，所述测试设备的所述电子负载进一步包括至少一单电池巡检装置，其中所述单电池巡检装置可被电气连接于所述燃料电池的所述电堆，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一燃料电池启停寿命测试设备，适于测试一电堆，其特征在于，所述测试设备包括：一氢气供给系统；一氮气供给系统；一空气供给系统；以及一启停控制系统，其中所述氢气供给系统、所述氮气供给系统以及所述空气供给系统被可通信地连接于所述启停控制系统，由所述启停控制系统制定一启停策略；以供所述启停控制系统基于所述启停策略控制所述氮气供给系统在所述电堆停机状态下将氮气通入所述电堆的氢气入口端，通过氮气吹扫电堆的阳极，所述启停控制系统控制所述空气供给系统将空气通入所述电堆的氢气入口端，使得电堆的阳极充满空气，当所述电堆启动时，由所述启停控制系统控制所述氢气供给系统将氢气通入所述电堆的氢气入口端，以在所述电堆的阳极形成氢空界面，并控制所述空气供给系统将空气通往所述电堆的空气入口端，以模拟所述电堆正常工况下的启停。2.根据权利要求1所述的测试设备，其中所述测试设备进一步包括一热管理系统，其中所述热管理系统与所述启停控制系统相电气连接，由所述启停控制系统基于所述启停策略控制所述热管理系统，以模拟所述电堆启停时的温度。3.根据权利要求1所述的测试设备，其中所述氢气供给系统包括一氢气源，与所述氢气源相连通的一供氢管道，被设置于所述供氢管道的至少一压力控制器以及一流量控制器，其中所述氢气供给系统的所述供氢管道的一端被可导通地连接于所述电堆的一氢气入口端。4.根据权利要求3所述的测试设备，其中所述氢气供给系统进一步包括一氢气加湿器，所述氢气加湿器被设置于所述供氢管道，由所述氢气加湿器基于所述启停控制系统的控制策略控制通往所述电堆的氢气的湿度。5.根据权利要求1所述的测试设备，其中所述氮气供给系统包括一氮气源，与所述氮气源相连通的一氮气供给管道，其中所述氮气供给管道的一端与所述氮气源相连通，所述氮气供给管道的另一端被可导通地连接于所述电堆的所述氢气入口端。6.根据权利要求1所述的测试设备，其中所述空气供给系统包括一空气源、一空气供给管道、一空气压力控制器以及一空气流量控制器，其中所述空气源与所述空气供给管道的一端相连通，所述空气供给管道的另一端可与所述燃料电池的所述电堆相连通。7.根据权利要求6所述的测试设备，其中所述空气供给管道包括一氢气入口支路和一空气入口支路，其中所述氢气入口支路的入口端被可导通地连接于所述电堆的所述氢气入口端，所述空气入口支路的一端被可导通地连接于所述电堆的所述空气入口端。8.根据权利要求7所述的测试设备，其中所述空气供给系统进一步包括一空气加湿器，所述空气加湿器被设置于所述空气供给管道，其被用于调整所述空气供给管道内空气的湿度。9.根据权利要求7所述的测试设备，其中所述测试设备进一步包括一电子负载，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙亮，左彬，师燕燕，程鹏，刘智超，李文良，陈杰文，
申请(专利权)人：武汉众宇动力系统科技有限公司，
类型：发明
国别省市：