一种燃料电池的反极设计方法技术

本申请提供一种燃料电池的反极设计方法，包括如下步骤：S01、将外接电源和单电池串联，分别往所述单电池的阳极通入氢气、往所述单电池的阴极通入空气至所述单电池的电压稳定；当所述单电池的电压稳定时，保持所述单电池的阴极通入空气，切断所述单电池阳极的氢气供应，往所述阳极通入N2；S02、测试所述单电池的性能参数，当所述单电池发生反极时，切断所述外接电源，并再次测试所述单电池的性能参数；S03、停止向所述阳极通入N2，然后向所述阳极通入H2，将所述单电池与所述外接电源再次串联以对所述单电池进行活化处理。本申请方法操作简单、实验成本低、实验时间短、可重复发性较好，便于在有需要时查看反极对车辆工况的影响。便于在有需要时查看反极对车辆工况的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池的反极设计方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，特别是涉及一种燃料电池的反极设计方法。

技术介绍

[0002]燃料电池是利用燃料与氧气化学转化产生电能的装置，结构主要包括有双极板、膜电极和端板等部件。正常情况下，燃料电池电堆是不会发生反极现象的。但是，当燃料电池电堆使用在车辆上时，无法避免启动、快速变载等的状态，在这些状况下，由于气体浓度不均匀或者燃料电池电堆内部的材料等问题，极容易发生燃料电池的反极现象。
[0003]为保证电堆的正常运行，在正常情况下，燃料电池不会发生反极现象。燃料电池电堆的反极，会给燃料电池电堆带来巨大的危害，严重时会烧坏电池，甚至影响电池的使用寿命，电池长期反极而不予纠正将会导致电池失效甚至引起爆炸事故。现有的燃料电池反极实验方法过于复杂，可重复性较差，实验成本较高，很难满足燃料电池反极研究的使用需要。

技术实现思路

[0004]基于此，本专利技术提供一种燃料电池的反极设计方法，旨在解决现有的燃料电池反极实验方法过于复杂，可重复性较差，实验成本较高，很难满足燃料电池反极研究的使用需要等问题。本申请方法可以模拟反极实验，操作简单，实验成本低，实验时间短，便于在有需要的时候查看反极对车辆工况的影响。
[0005]为实现上述目的，本专利技术实施例提供一种燃料电池的反极设计方法，包括如下步骤：
[0006]S01、将外接电源和单电池串联，分别往所述单电池的阳极通入氢气、往所述单电池的阴极通入空气至所述单电池的电压稳定；当所述单电池的电压稳定时，保持所述单电池的阴极通入空气，切断所述单电池阳极的氢气供应，往所述阳极通入N2；
[0007]S02、测试所述单电池的性能参数，当所述单电池发生反极时，切断所述外接电源，并再次测试所述单电池的性能参数；
[0008]S03、停止向所述阳极通入N2，然后向所述阳极通入H2，将所述单电池与所述外接电源再次串联以对所述单电池进行活化处理。
[0009]作为优选的实施方式，步骤S01中，
[0010]所述单电池为经过活化处理的单电池。
[0011]所述活化处理的时间优选为两小时。
[0012]所述单电池的温度为59℃
‑
65℃，优选为60℃；所述阴极和所述阳极的露点温度均为59℃
‑
65℃，优选为60℃。
[0013]当所述单电池处于启动状态(即工作状态)，启动反极测试时，先往所述单电池的阴极通入空气，0.5秒
‑
1.0秒后往所述单电池的阳极通入氢气至所述单电池的电压稳定。
[0014]当所述单电池处于停止状态(即非工作状态)，启动反极测试时，先往所述单电池
的阴极通入空气，0.5秒
‑
1.0秒后往所述单电池的阳极通入氮气，通入氮气2秒
‑
3秒后停止通入氮气并往所述单电池的阳极通入氢气至所述单电池的电压稳定；停止反极测试时，先切断所述单电池阳极的氢气供应，氢气供应切断10秒
‑
15秒后再切断所述单电池阴极的空气供应。
[0015]所述氢气的流量为0.2L/min
‑
0.3L/min；所述空气的流量为0.8L/min
‑
0.9L/min；所述氢气的过量系数设置为1.5；所述空气的过量系数设置为2.5；所述氮气的流量为0.2L/min
‑
0.3L/min。
[0016]所述外接电源向所述单电池施加的恒定电流为0.2A
·
cm
‑2。
[0017]所述外接电源为外接直流电源。
[0018]作为优选的实施方式，步骤S02中，
[0019]所述性能参数包括单电池的极化曲线、CV曲线(由循环伏安法测得的电流电压曲线)和LSV曲线(由线性伏安法测得的伏安曲线)。
[0020]所述极化曲线的测试在60℃
‑
65℃、70％RH
‑
100％RH、H2/空气和无背压条件下进行测试。
[0021]所述CV曲线和所述LSV曲线的测试在60℃
‑
65℃、70％RH
‑
100％RH、H2/N2和无背压条件下进行测试。
[0022]所述反极的发生条件为所述单电池的反极电压为
‑
0.2V。
[0023]所述反极的测试在60℃
‑
65℃、70％RH
‑
100％RH、H2/空气和无背压条件下进行测试。
[0024]作为优选的实施方式，步骤S03中，
[0025]所述氢气的流量为0.2L/min
‑
0.3L/min；所述氢气的过量系数设置为1.5。
[0026]所述外接电源向所述单电池施加的恒定电流为0.2A
·
cm
‑2。
[0027]所述活化处理的时间优选为两小时。
[0028]所述单电池的温度为59℃
‑
65℃，优选为60℃；所述阴极和所述阳极的露点温度均为59℃
‑
65℃，优选为60℃。
[0029]本申请通过单个电池外加外接电源来模仿燃料电池电堆发生的反极，有效简化了实验操作，方便模拟反极实验，便于在有需要的时候查看反极对车辆工况的影响。本申请方法操作简单、实验成本低、实验时间短、可重复发性较好，能够有效解决现有的燃料电池反极实验方法过于复杂、可重复性较差、实验成本较高、很难满足燃料电池反极研究的使用需要等问题。
[0030]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例做进一步说明。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中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的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]需要说明，若本专利技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动
情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0033]在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0034]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池的反极设计方法，其特征在于，包括如下步骤：S01、将外接电源和单电池串联，分别往所述单电池的阳极通入氢气、往所述单电池的阴极通入空气至所述单电池的电压稳定；当所述单电池的电压稳定时，保持所述单电池的阴极通入空气，切断所述单电池阳极的氢气供应，往所述阳极通入N2；S02、测试所述单电池的性能参数，当所述单电池发生反极时，切断所述外接电源，并再次测试所述单电池的性能参数；S03、停止向所述阳极通入N2，然后向所述阳极通入H2，将所述单电池与所述外接电源再次串联以对所述单电池进行活化处理。2.根据权利要求1所述的燃料电池的反极设计方法，其特征在于，步骤S01中，所述单电池为经过活化处理的单电池；所述单电池的温度为59℃
‑
65℃；所述阴极和所述阳极的露点温度均为59℃
‑
65℃。3.根据权利要求1所述的燃料电池的反极设计方法，其特征在于，步骤S01中，当所述单电池处于启动状态，启动反极测试时，先往所述单电池的阴极通入空气，0.5秒
‑
1.0秒后往所述单电池的阳极通入氢气至所述单电池的电压稳定。4.根据权利要求1所述的燃料电池的反极设计方法，其特征在于，步骤S01中，当所述单电池处于停止状态，启动反极测试时，先往所述单电池的阴极通入空气，0.5秒
‑
1.0秒后往所述单电池的阳极通入氮气，通入氮气2秒
‑
3秒后停止通入氮气并往所述单电池的阳极通入氢气至所述单电池的电压稳定；停止反极测试时，先切断所述单电池阳极的氢气供应，氢气供应切断10秒
‑
15秒后再切断所述单电池阴极的空气供应。5.根据权利要求1所述的燃料电池的反极设计方法，其特征在于，步骤S01中，所述氢气的流量为0.2L/min
‑
0.3L/min；所述空气的流量为0.8L/min...

【专利技术属性】
技术研发人员：任宏亮，杨维，文峰，高鹏然，
申请(专利权)人：深圳市雄韬电源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：