一种燃料电池氮气耐受性的评价方法技术

本发明专利技术涉及一种燃料电池氮气耐受性的评价方法，包括：S1、将燃料电池连接至测试台并设定测试工况条件；S2、使用纯氢气和空气作为燃料测试燃料电池的极化性能作为初始参考指标；S3、分别在纯氢气中混入不同比例的氮气，在相同工况条件下测试燃料电池对氮气敏感性，得到不同电流工况下电池性能与氮气浓度关系曲线；S4、使用纯氢气测试燃料电池的极化性能，绘制初始极化曲线和最终极化曲线对比图；S5、根据S3得出电池性能在不同氮气浓度下变化的百分比，根据S4得出燃料电池在经受一定时间和和一定浓度的氮气敏感性试验后，电池性能变化情况，对燃料电池的氮气耐受性进行分析和评价。与现有技术相比，本发明专利技术具有操作便捷、应用性高的优点。高的优点。高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池氮气耐受性的评价方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池测试
，尤其是涉及一种燃料电池氮气耐受性的评价方法。

技术介绍

[0002]燃料电池通过把燃料具有的化学能直接转换成电能，能量转化效率高，运行过程中无污染，无噪音，因此从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术。
[0003]燃料电池行业虽已发展多年，但是仍有较多因素制约着燃料电池的商业化推广。燃料电池在车辆运行过程中会出现各种性能问题，例如单片电池性能低下，整体电池性能快速下降等。引起燃料电池性能下降的原因是多方面的，在对其性能进行研究的过程中发现，氢气浓度降低特别是氢气中混入氮气，会使燃料电池的性能发生未知的变化。
[0004]目前对于燃料电池的氮气耐受性能研究较少，在关于燃料电池的性能研究方面，大多围绕着燃料电池进出口气体和冷却液的温度、压力和计量比等参数的改变对电池的敏感性进行研究，没有考虑氮气耐受性的影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供了一种燃料电池氮气耐受性的评价方法。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]本专利技术给出了一种燃料电池氮气耐受性的评价方法，该方法包括以下步骤：
[0008]步骤S1、将燃料电池连接至测试台，并对测试的工况条件进行设定；
[0009]步骤S2、使用纯氢气和空气作为燃料，测试燃料电池的极化性能，作为初始参考指标；
[0010]步骤S3、分别在纯氢气中混入不同比例的氮气，在相同工况条件下测试燃料电池对氮气敏感性，得到不同电流工况下电池性能与氮气浓度的关系曲线；
[0011]步骤S4、再次用纯氢气测试燃料电池的极化性能，并与初始参考指标作对比，绘制初始极化曲线和最终极化曲线的对比图；
[0012]步骤S5、根据步骤S3得出电池性能在不同氮气浓度下变化的百分比，根据步骤S4得出燃料电池在经受一定时间和和一定浓度的氮气敏感性试验后，电池性能的变化情况，从而对燃料电池的氮气耐受性进行分析和评价。
[0013]优选地，所述步骤S1具体为：
[0014]测试台设置有独立的氢气、空气和氮气质量流量控制单元，用于分别控制进入电堆的气体流量；
[0015]将燃料电池连接至测试台，阳极腔连接氢气管路，阴极腔连接空气管路，分别设定气体温度和电堆温度、湿度、气体压力、阳极计量比、以及阴极计量比。
[0016]优选地，设定气体温度和电堆温度为60
‑
75℃，湿度为30
‑
60％，气体压力为50
‑
150kPag，阳极计量比为1.5
‑
2.5，阴极计量比为1.5
‑
5。
[0017]优选地，所述步骤S3中不同比例的氮气设置为：保持氢气质量流量不变，控制进入的氮气质量流量，使得氮气在混合气中的标气流量比达到设定比例。
[0018]优选地，所述步骤S3中不同比例的氮气设置为：保持混合气体的标气流量不变，按比例减少氢气质量流量，增加氮气质量流量，使得氮气在混合气中的标气流量比达到设定比例。
[0019]优选地，所述设定比例依次为：0、5％、10％、15％、20％。
[0020]优选地，所述步骤S3中不同电流工况下具体为：从0A开始，以设定加载速度逐步加载至50A、250A、400A、500A和650A。
[0021]优选地，所述步骤S3还包括在加载好设定工况后平衡设定时长。
[0022]优选地，平衡时长为10分钟。
[0023]优选地，所述步骤S5具体为：
[0024]设燃料电池在不同氮气浓度、不同电流下的电池性能用电压V
(x％
，
yA)
表示，在高纯氢气中的初始极化性能表示为最终极化性能表示为V
′
(0
，
yA)
；其中，yA为电流；
[0025]则根据步骤S3得出电池性能在不同氮气浓度下变化的百分比：
[0026][0027]根据步骤S4得出燃料电池在经受一定时间和和一定浓度的氮气敏感性试验后，电池性能的变化情况：
[0028][0029]对燃料电池的氮气耐受性进行分析和评价。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0031]1)本专利技术提供的燃料电池氮气耐受性的评价方法，能够有效地对燃料电池在氮气环境下的耐受性进行评价，方法操作简单便捷，具有较高的应用性，对燃料电池在氮气耐受性方面的研究具有很强的价值；
[0032]2)在燃料电池的开发前期，通过电池对氮气的耐受性能的研究可以对产品进行改善，或者在系统端对氢气的质量要求进行控制；
[0033]3)基于本专利技术的工作原理，可以推广至燃料电池对其它气体的耐受性。
附图说明
[0034]图1为本专利技术的方法流程图；
[0035]图2为400A电流工况下电池性能与氮气浓度关系图；
[0036]图3为燃料电池初始和最终极化性能曲线。
具体实施方式
[0037]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，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。
[0038]实施例
[0039]本实施例给出了一种燃料电池氮气耐受性的评价方法，该方法包括以下步骤：
[0040]S1：将燃料电池连接至测试台，阳极腔连接氢气管路，阴极腔连接空气管路；设定气体温度和电堆温度为60
‑
75℃，湿度为30
‑
60％，气体压力为50
‑
150kPag，阳极计量比为1.5
‑
2.5，阴极计量比为1.5
‑
5；
[0041]S2：将氢气管路中通入99.999％的高纯氢气，空气管路中通入净化后的压缩空气，然后将燃料电池按照设定的工况条件运行，控制电堆的电流从0A逐步加载至50A、250A、400A、500A和650A，加载速度10A/s，并在每个电流密度下稳定10
‑
20min，得到燃料电池在标准工况条件下运行的极化性能；
[0042]S3：将氮气管路中通入99.99％的纯氮气，且氮气管路与氢气管路在进入增湿单元前合并，氢气和氮气在加湿单元中充分混合，并达到相同的目标湿度后进入电堆；在相同工况条件下，依次进行氮气流量分别为5％、10％、15％和20％的敏感性测试，每个电流密度下平衡10
‑
20min，绘制出不同电流工况条件下电池性能与氮气浓度的关系图；
[0043]测试台应具备独立的氢气、空气和氮气质量流量控制单元，可分别控制进入电堆的气体流量；
[0044]加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池氮气耐受性的评价方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤S1、将燃料电池连接至测试台，并对测试的工况条件进行设定；步骤S2、使用纯氢气和空气作为燃料，测试燃料电池的极化性能，作为初始参考指标；步骤S3、分别在纯氢气中混入不同比例的氮气，在相同工况条件下测试燃料电池对氮气敏感性，得到不同电流工况下电池性能与氮气浓度的关系曲线；步骤S4、再次用纯氢气测试燃料电池的极化性能，并与初始参考指标作对比，绘制初始极化曲线和最终极化曲线的对比图；步骤S5、根据步骤S3得出电池性能在不同氮气浓度下变化的百分比，根据步骤S4得出燃料电池在经受一定时间和和一定浓度的氮气敏感性试验后，电池性能的变化情况，从而对燃料电池的氮气耐受性进行分析和评价。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池氮气耐受性的评价方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：测试台设置有独立的氢气、空气和氮气质量流量控制单元，用于分别控制进入电堆的气体流量；将燃料电池连接至测试台，阳极腔连接氢气管路，阴极腔连接空气管路，分别设定气体温度和电堆温度、湿度、气体压力、阳极计量比、以及阴极计量比。3.根据权利要求2所述的一种燃料电池氮气耐受性的评价方法，其特征在于，设定气体温度和电堆温度为60
‑
75℃，湿度为30
‑
60％，气体压力为50
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150kPag，阳极计量比为1.5
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2.5，阴极计量比为1.5
‑
5。4.根据权利要求1所述的一种燃料电池氮气耐受性的评价方法，其特征在于，所述步骤S3...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤军杰，张茹，沈爱明，杨绍军，甘全全，戴威，
申请(专利权)人：上海神力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：