燃料电池反极电压分布测试装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种燃料电池反极电压分布测试装置及测试方法；包括测试台、若干子燃料电池、阳极供气单元、阴极供气单元和电压监测单元，测试台设置有若干间隔设置的安装位，各子燃料电池分别固定于各安装位，由于各子燃料电池可通过拼接形成待测试的燃料电池，进而通过各子燃料电池阳极或阴极缺气时的电压变化情况，以及率先出现反极电压的子燃料电池，获取待测燃料电池阴极流场板或阳极流场板局部或整体缺气时的各位置的电压变化情况以及率先出现反极电压的具体位置，为燃料电池正常工作和缺气时的电压分布的测试，以及对缺气时燃料电池发生反极的具体部位的获取提供方便。体部位的获取提供方便。体部位的获取提供方便。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池反极电压分布测试装置及测试方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其是涉及一种燃料电池反极电压分布测试装置及测试方法。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池是一种能够将氢气中化学能通过电化学反应的方式直接转换为电能的能量转化装置，该装置具有能量转化效率高、无污染、噪声小、环境友好等优点，被认为是解决能源危机和环境污染最具应用前景的方案之一，尤其是在交通运输如汽车、船舶和备用电源等方面极具应用潜力。正是由于以上各方面的优势，氢能及燃料电池技术的开发与应用备受重视，被认为是21世纪的终极能源。
[0003]尽管近年来燃料电池技术得到了快速发展，但是在实际运行条件下其稳定性及可靠性仍然是目前限制其商业化、大规模应用的主要原因之一。车载燃料电池在复杂道路工况下的快速变载、启停、控制策略失效等因素均会造成燃料电池发电性能降低及使用寿命缩短等不可逆的伤害；此外，流场设计的不合理、电堆或组件装配时导致的反应气体不均匀流动分布也会引起单电池中局部燃料不足或电堆中某些单电池的整体缺气的情况发生，进而使得燃料电池阳极燃料氢气或者阴极空气的供给不足。而此时为了满足电荷平衡，阳极流场板本来应该由氢气氧化解离产生的质子和电子来源变成由水分子或者碳载体的氧化分解供给，此时阳极电位急速升高，甚至会高于阴极电位导致整个电池的输出电压变为负值，即燃料电池发生反极现象。在反极条件下，阳极电位过高导致碳载体发生严重腐蚀而造成催化剂结构的坍塌，进而导致催化剂Pt颗粒从载体上脱落而失效；另外，高阳极电位也会导致阳极催化剂Pt颗粒发生迁移、团聚和长大，导致其电化学活性面积下降，对催化剂造成不可逆的性能损失，从而影响燃料电池的输出性能。当阴极空气供给不足时，同样会使得燃料电池产生反极现象，但由于阴极反极时电位由高向低极化，因此不会对催化剂Pt颗粒、碳载体等造成电化学腐蚀。但是阴极反极时同样使得电池不能向外输出电能而导致电池无法正常工作。
[0004]由于目前针对燃料电池阴/阳极缺气时其电压分布研究有限，未能清楚地指出缺气的准确位置及正常供气位置的电压变化情况，因此不能提出有效的措施缓解由于缺气对燃料电池造成的损伤。基于上述现状，进行更加适当的流场设计及设计更加有效的系统控制策略成为了防止燃料电池发生反极的一种常用策略，而这一策略成功实施的条件是必须充分了解燃料电池在各种复杂工况下各位置的电压分布以及如果发生反极，要了解首先发生反极的位置，尤其是对于大面积的燃料电池。如此才能更加有针对性地提出解决方案，而目前针对燃料电池反极电压分布的测量并没有得到充分研究。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提出一种燃料电池反极电压分布测试装置及测试方法，解决现有技术难以获取燃料电池缺气时各位置的电压分布，以及缺气时燃料
电池产生反极的具体部位，对燃料电池的流场设计造成不便的技术问题。
[0006]为达到上述技术目的，本专利技术的技术方案提供一种燃料电池反极电压分布测试装置，包括：测试台，所述测试台设置有若干间隔设置的安装位；若干子燃料电池，各所述子燃料电池可通过拼接形成所述燃料电池，各所述子燃料电池依序固定于各所述安装位；阳极供气单元，所述阳极供气单元与各所述子燃料电池的阳极流场板连接，用于向各所述阳极流场板供入反应气体，并控制全部或部分所述阳极流场板缺气；阴极供气单元，所述阴极供气单元与各所述子燃料电池的阴极流场板连接，用于向各所述阴极流场板供入反应气体，并控制全部或部分所述阴极流场板缺气；电压监测单元，所述电压监测单元与各所述子燃料电池连接，用于监测各所述子燃料电池的电压。
[0007]可选地，各所述安装位均设置有贯穿所述测试台的安装孔，各所述子燃料电池均固定于所述安装孔，所述子燃料电池的阳极流场板和阴极流场板分别位于所述测试台的两侧。
[0008]可选地，所述阳极供气单元包括若干第一供气管和第一流量调节阀，各所述第一供气管分别与所述子燃料电池的阳极流场板连接，用于对所述子燃料电池的阳极流场板供入反应气体，所述第一流量调节阀装设于各所述第一供气管，用于调节各所述第一供气管的气体流量。
[0009]可选地，所述阳极供气单元还包括第一供气主管，所述第一供气主管用于连接第一供气设备，各所述第一供气管与所述第一供气主管连接。
[0010]可选地，所述阴极供气单元包括若干第二供气管和第二流量调节阀，各所述第二供气管分别与所述子燃料电池的阴极流场板连接，用于对所述子燃料电池的阴极流场板供入反应气体，所述第二流量调节阀装设于各所述第二供气管，用于调节各所述第二供气管的气体流量。
[0011]可选地，所述阴极供气单元还包括第二供气主管，所述第二供气主管用于连接第二供气设备，各所述第二供气管与所述第二供气主管连接。
[0012]与现有技术相比，本专利技术提供的燃料电池反极电压分布测试装置的有益效果包括：通过设置测试台、若干子燃料电池、阳极供气单元、阴极供气单元和电压监测单元，测试台设置有若干间隔设置的安装位，各子燃料电池分别固定于各安装位，由于各子燃料电池可通过拼接形成待测试的燃料电池，因此，通过获取子燃料电池的工作情况即可获取待测试的燃料电池上与该子燃料电池所对应部位的工作情况，阳极供气单元通过与各子燃料电池的阳极流场板连接，阴极供气单元通过与各子燃料电池的阴极流场板连接，在进行燃料电池反极电压分布测试时，阳极供气单元和阴极供气单元分别对全部子燃料电池的阳极流场板和阴极流场板供气，使各子燃料电池处于正常工作状态，电压监测单元监测对各子燃料电池的电压进行监测，进而通过各子燃料电池的电压情况获取待测燃料电池正常工作时各位置的电压分布情况，再通过阳极供气单元对部分或全部阳极流场板缺气，或者通过阴极供气单元对部分或全部阴极流场板缺气，以模拟待测燃料电池阳极的局部缺气或整体缺气，或待测燃料电池阴极的局部缺气或整体缺气，进而通过各子燃料电池阳极或阴极缺气
时的电压变化情况，以及率先出现反极电压的子燃料电池，获取待测燃料电池阳极流场板或阴极流场板局部或整体缺气时的各位置的电压变化情况以及率先出现反极电压的具体位置，为燃料电池正常工作和缺气时的电压分布的测试，以及对缺气时燃料电池发生反极的具体部位的获取提供方便。
[0013]为达到上述技术目的，本专利技术的技术方案还提供一种燃料电池反极电压分布测试方法，包括以下步骤：S100：阳极供气单元对全部子燃料电池的阳极流场板供气，阴极供气单元对全部子燃料电池的阴极流场板供气，电压监测单元监测各子燃料电池的电压；S200：阳极供气单元对部分或全部阳极流场板缺气，或阴极供气单元对部分或全部阴极流场板缺气；S300：获取各子燃料电池的电压变化情况，并监测率先出现反极电压的子燃料电池；S400：根据各子燃料电池的电压变化情况以及率先出现反极电压的子燃料电池，获取燃料电池阴极流场板或阳极流场板局部或整体缺气时的各位置的电压变化情况以及率先出现反极电压的具体位置。
[0014]可选地，在S100前，将加工燃料电池的阳极气体扩散层、阳极催化层、质子交换膜、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池反极电压分布测试装置，其特征在于，包括：测试台，所述测试台设置有若干间隔设置的安装位；若干子燃料电池，各所述子燃料电池可通过拼接形成所述燃料电池，各所述子燃料电池依序固定于各所述安装位；阳极供气单元，所述阳极供气单元与各所述子燃料电池的阳极流场板连接，用于向各所述阳极流场板供入反应气体，并控制全部或部分所述阳极流场板缺气；阴极供气单元，所述阴极供气单元与各所述子燃料电池的阴极流场板连接，用于向各所述阴极流场板供入反应气体，并控制全部或部分所述阴极流场板缺气；电压监测单元，所述电压监测单元与各所述子燃料电池连接，用于监测各所述子燃料电池的电压。2.根据权利要求1所述的燃料电池反极电压分布测试装置，其特征在于，各所述安装位均设置有贯穿所述测试台的安装孔，各所述子燃料电池均固定于所述安装孔，所述子燃料电池的阳极流场板和阴极流场板分别位于所述测试台的两侧。3.根据权利要求1所述的燃料电池反极电压分布测试装置，其特征在于，所述阳极供气单元包括若干第一供气管和第一流量调节阀，各所述第一供气管分别与所述子燃料电池的阳极流场板连接，用于对所述子燃料电池的阳极流场板供入反应气体，所述第一流量调节阀装设于各所述第一供气管，用于调节各所述第一供气管的气体流量。4.根据权利要求3所述的燃料电池反极电压分布测试装置，其特征在于，所述阳极供气单元还包括第一供气主管，所述第一供气主管用于连接第一供气设备，各所述第一供气管与所述第一供气主管连接。5.根据权利要求1所述的燃料电池反极电压分布测试装置，其特征在于，所述阴极供气单元包括若干第二供气管和第二流量调节阀，各所述第二供气管分别与所述子燃料电池的阴极流场板连接，用于对所述子燃料电池的阴极流场板供入反应气体，所述第二流...

【专利技术属性】
技术研发人员：张向前，花仕洋，高凌峰，程凤，余圆，叶东浩，
申请(专利权)人：武汉船用电力推进装置研究所中国船舶重工集团公司第七一二研究所，
类型：发明
国别省市：