一种燃料电池电化学阻抗谱的测试方法技术

本发明专利技术提供了一种燃料电池电化学阻抗谱的测试方法，所述测试方法包括：将前N个频率的交流信号施加到待测燃料电池堆；对输出信号进行燃料电池电化学阻抗谱分析并获得阻抗数据；进一步检查阻抗数据是否包含任何超出第一预定义限制的值；若至少一个阻抗值在第一个预定义限制之外，则阻抗数据被归类为“混乱级别1”。在本发明专利技术中，通过预判EIS测试结果，对于明显不符合预期的测试结果，将避免继续测试造成的资源浪费和时间浪费，对于和阻抗谱规律有一定出入的测试结果，将提示实验人员造成出入的潜在原因，对下一次实验人员进行参数调整提供一定参考依据，可保证实验高效进行。可保证实验高效进行。可保证实验高效进行。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池电化学阻抗谱的测试方法


[0001]本专利技术属于燃料电池测试
，涉及燃料电池电化学阻抗谱的测试方法。

技术介绍

[0002]电化学阻抗谱分析(EIS)是一项广泛使用的电化学方法，可用来检测燃料电池健康状态。该方法通过向燃料电池施加一个微小的交流电流或电压扰动(交流信号幅值一般为电堆正常输出直流电的2～12％，频率范围一般在10khz～0.1hz)，可得到燃料电池反馈的电压或电流信号，从而得到该实验条件下燃料电池的阻抗谱数据，该数据可用来分析燃料电池内部的化学反应过程。阻抗谱数值大小需在一定范围，阻抗数据符号(正负号)、高频到低频的阻抗数据有一定规律。实施EIS测试时，需保证燃料电池处于较稳定的条件下运行，且由于所施加交流信号频率范围较宽，测试过程中易受电磁干扰影响，当施加频率较多且低频信号较多较小时，测试时间也会很长。
[0003]CN105137362B公开了一种电堆的无损在线检测和故障诊断方法，采用EIS方法获得阻抗谱数据；利用ADIS对阻抗谱数据进行分析，初步确定特征峰的数量和对应的频率范围；利用DRT对阻抗谱数据进行分析，选择正则化因子，获得弛豫时间分布曲线的特征峰数量和频率范围；建立备选等效电路；选择正确的等效电路并确定拟合初值，获得定量分析结果；获得不同操作条件下的DRT分析结果，对比各个特征峰的影响因素找出DRT特征峰的归属电化学过程，得到电堆故障诊断对照表；对测试中性能较差的或运行中发生性能急速衰减的重复单元进行故障原因分析，能够大大提高电堆的实验效率，降低运行成本。/>[0004]CN110676488B公开了一种基于低频阻抗与电化学阻抗谱的在线质子交换膜燃料电池故障诊断方法，包括将测量得到的低频阻抗与低频阻抗故障阈值进行在线比较；使用基于模糊逻辑的故障诊断算法对电化学阻抗谱进行分类和故障诊断。该专利技术提出了一种基于低频阻抗与电化学阻抗谱测量的在线质子交换膜燃料电池故障诊断方法，使用低频阻抗对质子交换膜燃料电池进行状态监测，使用模糊逻辑对电化学阻抗谱进行状态分类，实现了基于低频阻抗与电化学阻抗谱的在线故障诊断，大大拓展了电化学阻抗谱的实际应用场景。
[0005]CN112684345A公开了一种基于主动容错控制的质子交换膜燃料电池健康控制方法，包括建立质子交换膜燃料电池电压模型，基于质子交换膜燃料电池电压模型对质子交换膜燃料电池的状态进行监测；若质子交换膜燃料电池的状态异常，则采用快速电化学阻抗测试法对质子交换膜燃料电池进行测量，并通过弛豫时间分布方法分析所得的电化学阻抗谱，对质子交换膜燃料电池进行故障诊断；然后实施故障恢复，实现对质子交换膜燃料电池的性能恢复。该专利技术解决了质子交换膜燃料电池系统的故障诊断与恢复问题，将主动容错控制运用到质子交换膜燃料电池中，可以有效提高质子交换膜燃料电池系统的可靠性与耐久性。
[0006]现有燃料电池测试设备，操作面板包含所需施加交流信号的幅值，交流信号的频率及施加周期，待实验人员输入以上参数点击运行后即开始EIS测试，每施加完一个频率上
报一个阻抗，直至施加完交流信号的最后一个频率。测试过程中，若设备受到干扰或受外部不可控因素实验条件(如温度、电流密度)等并未按照预期设定继续运行，可能造成阻抗谱出现非常混乱的现象，如阻抗数据明显超出范围或者符号方向不正确等问题，若测试人员未能及时发现并停止，测试仍会继续进行，但此时测试其实已经没有意义。因此，亟需设计开发一种燃料电池的测试方法，以满足实际生产生活的需求。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种燃料电池电化学阻抗谱的测试方法，在本专利技术中，通过预判EIS测试结果，对于明显不符合预期的测试结果，将避免继续测试造成的资源浪费和时间浪费，对于和阻抗谱规律有一定出入的测试结果，将提示实验人员造成出入的潜在原因，对下一次实验人员进行参数调整提供一定参考依据，可保证实验高效进行。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]本专利技术提供了一种燃料电池电化学阻抗谱的测试方法，所述测试方法包括：
[0010](1)将前N个频率的交流信号施加到待测燃料电池堆；
[0011](2)对步骤(1)的输出信号进行燃料电池电化学阻抗谱分析并获得阻抗数据；
[0012](3)进一步检查阻抗数据是否包含任何超出第一预定义限制的值；
[0013](4)若步骤(3)的至少一个阻抗值在第一个预定义限制的值之外，则阻抗数据被归类为“混乱级别1”。
[0014]在本专利技术中，通过预判EIS测试结果，对于明显不符合预期的测试结果，将避免继续测试造成的资源浪费和时间浪费，对于和阻抗谱规律有一定出入的测试结果，将提示实验人员造成出入的潜在原因，对下一次实验人员进行参数调整提供一定参考依据，可保证实验高效进行。
[0015]需要说明的是，在本专利技术中对进行电化学阻抗谱分析测试的过程中的燃料电池的个数不做特别限定，在本专利技术中，测试前期主要通过多个样本测试的结果来预判样本数据的规律性，前N个只是作为指代性用词，所以能达到此目的的情况下，选用多少个燃料电池是本领域技术人员可以根据实际操作进行调整的。
[0016]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述测试方法采用燃料电池电化学阻抗谱测试装置，所述燃料电池电化学阻抗谱测试装置包括电连接到燃料电池堆的AC信号输入装置和适于处理来自燃料电池堆的输出信号的信号处理单元。
[0017]作为本专利技术一种优选的技术方案，步骤(2)中，所述对步骤(1)的输出信号进行燃料电池电化学阻抗谱分析的过程采用信号处理单元进行。
[0018]作为本专利技术一种优选的技术方案，步骤(3)中，所述进一步检查阻抗数据的过程采用信号处理单元进行。
[0019]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述测试方法还包括：
[0020](5)若步骤(4)的阻抗数据被归类为“混乱级别1”，则信号处理单元进一步分析信号并得出影响数据混乱的潜在因素。
[0021]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述测试方法还包括：
[0022](6)若步骤(3)的数据被归类为“混乱级别1”，则向操作员发送有关数据状态的警
报；
[0023]优选地，所述步骤(6)中向操作员发送有关数据状态的警报时，还能够询问操作员是否继续测试。
[0024]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述测试方法还包括：
[0025](7)若步骤(3)的阻抗数据为“混乱级别1”，信号处理单元进一步检查阻抗数据中的至少一个阻抗值是否在第二预定义限制的值范围之外，以及是否至少有一个阻抗值在的阻抗数据超出第二个预定义限制的值，数据被归类为“混乱级别2”。
[0026]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述测试方法还包括：
[0027](8)若信号处理单元将步骤(7)的数据归类为“混乱级别2”，则信号处理单元将解释为存在硬件连接问题；
[0028]优选地，所述信号处理单元能够进一步要求操作员停止本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池电化学阻抗谱的测试方法，其特征在于，所述测试方法包括：(1)将前N个频率的交流信号施加到待测燃料电池堆；(2)对步骤(1)的输出信号进行燃料电池电化学阻抗谱分析并获得阻抗数据；(3)进一步检查阻抗数据是否包含任何超出第一预定义限制的值；(4)若步骤(3)的至少一个阻抗值在第一个预定义限制的值之外，则阻抗数据被归类为“混乱级别1”。2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述测试方法采用燃料电池电化学阻抗谱测试装置，所述燃料电池电化学阻抗谱测试装置包括电连接到燃料电池堆的AC信号输入装置和适于处理来自燃料电池堆的输出信号的信号处理单元。3.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，步骤(2)中，所述对步骤(1)的输出信号进行燃料电池电化学阻抗谱分析的过程采用信号处理单元进行。4.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，步骤(3)中，所述进一步检查阻抗数据的过程采用信号处理单元进行。5.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述测试方法还包括：(5)若步骤(4)的阻抗数据被归类为“混乱级别1”，则信号处理单元进一步分析信号并得出影响数据混乱的潜在因素。6.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述测试方法还包括：(6)若步骤(3)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晴，
申请(专利权)人：未势能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：