质子交换膜燃料电池的快速活化方法技术

本发明专利技术公开了一种质子交换膜燃料电池的快速活化方法，首先通过合理的背压范围以快速提升电压上升速率，从而加快活化进程，再通过高

【技术实现步骤摘要】
质子交换膜燃料电池的快速活化方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，具体涉及一种质子交换膜燃料电池的快速活化方法
。

技术介绍

[0002]燃料电池是一种把化学能直接转化为电能的装置，由于避免了现有的热机发电过程的热功转换过程，从根本上突破了卡诺循环的热机效率限制
。
质子交换膜燃料电池
(PEMFC)
是目前发展规模最大的一种燃料电池，具备对环境无污染
、
能量转换效率及功率密度较高
、
排放及热辐射低以及噪音污染小等特殊优势，因此质子交换膜燃料电池市场前景广阔
。
[0003]在
PEMFC
制造好之后，需要对它进行活化实验，才能达到最佳性能状态
。
通过活化工艺，
PEMFC
的性能会逐步上升，在达到平衡后活化过程意味着结束
。
[0004]传统的活化工艺的活化时间通常在几个小时以上，同时需要消耗大量的氢气
。
随着行业不断发展，传统活化工艺已经不能满足现有生产要求
。

技术实现思路

[0005]为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种质子交换膜燃料电池的快速活化方法，以解决质子交换膜燃料电池的传统活化工艺时间长且成本高的问题
。
[0006]为实现上述目的，提供一种质子交换膜燃料电池的快速活化方法，包括以下步骤：
[0007]a、
对待活化的质子交换膜燃料电池升温
、/>通入氢气和加载电流，使得所述质子交换膜燃料电池的质子膜得到润湿
、
所述质子膜的背压升至
150kpa
～
230kpa
；
[0008]b、
将所述质子交换膜燃料电池的温度升至
40℃
～
60℃
，使得所述质子交换膜燃料电池在
250mA/cm2的电流密度下运行
5min
；
[0009]c、
以
300mA/cm2～
400mA/cm2的幅度通过多个第一阶段拉载电流密度，所述质子交换膜燃料电池在每个阶段运行
2min
～
6min
，直至所述质子交换膜燃料电池的电压降至
0.4V
～
0.6V
，所述质子交换膜燃料电池的多个第一阶段共运行
10min
～
30min
；
[0010]d、
在所述质子交换膜燃料电池的电压波动幅度小于等于
5mV
后，所述质子交换膜燃料电池运行
2min
～
5min
；
[0011]e、
将所述质子交换膜燃料电池的温度升至
70℃
～
80℃、
将所述质子交换膜燃料电池的电压降至
0.45V
～
0.6V
并运行
10min
～
30min
；
[0012]f、
以
300mA/cm2～
400mA/cm2的幅度通过多个第二阶段拉载电流密度，所述质子交换膜燃料电池在每个阶段运行
2min
～
6min
，直至所述质子交换膜燃料电池的电压降至
0.3V
～
0.4V
，所述质子交换膜燃料电池的多个第二阶段共运行
10min
～
30min
；
[0013]g、
重复步骤
b
～
f
以通过1～3个循环直至拉载所述质子交换膜燃料电池在最高电流下的电压值无明显上升；
[0014]h、
在所述质子交换膜燃料电池的电压波动幅度小于等于
5mV
后，以
250A/cm2的幅
度通过多个第三阶段缓慢降载所述质子交换膜燃料电池的电流密度，每个所述第三阶段停留时间
10
～
30s。
[0015]进一步的，在实施步骤
a
时，所述质子交换膜燃料电池的温度升至
40℃
～
50℃。
[0016]进一步的，在实施步骤
c
时，以
300mA/cm2的幅度通过多个第一阶段拉载电流密度，所述质子交换膜燃料电池在每个阶段运行
2min
，直至所述质子交换膜燃料电池的电压降至
0.4V
～
0.6V
，所述质子交换膜燃料电池的多个第一阶段共运行
30min。
[0017]进一步的，在实施步骤
f
时，以
300mA/cm2的幅度通过多个第二阶段拉载电流密度，所述质子交换膜燃料电池在每个阶段运行
2min
，直至所述质子交换膜燃料电池的电压降至
0.3V
～
0.4V
，所述质子交换膜燃料电池的多个第二阶段共运行
30min。
[0018]本专利技术的有益效果在于，本专利技术的质子交换膜燃料电池的快速活化方法，首先通过提升质子交换膜燃料电池的阴阳极背压，使其处于高背压状态，通过合理的背压范围以快速提升电压上升速率，从而加快活化进程，再通过高
、
低循环电流密度拉载活化质子交换膜燃料电池以有效激活高
、
低
、
中电流密度区催化剂的化学性能，从而提高
MEA
各个阶段的极化性能
。
在活化稳定之后，此时处于高电流阶段，在活化进程结束之后缓慢降载以避免大电流急断的情况下电池烧毁风险
。
本专利技术的质子交换膜燃料电池的快速活化方法，可将质子交换膜燃料电池的活化时间降至一小时内，一方面极大的缩短了活化时间，另一方面，通过活化时间的缩短，降低了氢气的使用量，降低了质子交换膜燃料电池的制造成本
。
具体实施方式
[0019]下面结合实施例对本申请作进一步的详细说明
。
可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定
。
[0020]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合
。
下面将结合实施例来详细说明本申请
。
[0021]本专利技术提供了一种质子交换膜燃料电池的快速活化方法，包括以下步骤：
[0022]a、
对待活化的质子交换膜燃料电池升温
、
通入氢气和加载电流，使得质子交换膜燃料电池的质子膜得到润湿
、
质子膜的背压升至
150kpa
～
230kpa。
[0023]具体的，用
CCM(catalyst coated membra本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种质子交换膜燃料电池的快速活化方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、
对待活化的质子交换膜燃料电池升温
、
通入氢气和加载电流，使得所述质子交换膜燃料电池的质子膜得到润湿
、
所述质子膜的背压升至
150kpa
～
230kpa
；
b、
将所述质子交换膜燃料电池的温度升至
40℃
～
60℃
，使得所述质子交换膜燃料电池在
250mA/cm2的电流密度下运行
5min
；
c、
以
300mA/cm2～
400mA/cm2的幅度通过多个第一阶段拉载电流密度，所述质子交换膜燃料电池在每个阶段运行
2min
～
6min
，直至所述质子交换膜燃料电池的电压降至
0.4V
～
0.6V
，所述质子交换膜燃料电池的多个第一阶段共运行
10min
～
30min
；
d、
在所述质子交换膜燃料电池的电压波动幅度小于等于
5mV
后，所述质子交换膜燃料电池运行
2min
～
5min
；
e、
将所述质子交换膜燃料电池的温度升至
70℃
～
80℃、
将所述质子交换膜燃料电池的电压降至
0.45V
～
0.6V
并运行
10min
～
30min
；
f、
以
300mA/cm2～
400mA/cm2的幅度通过多个第二阶段拉载电流密度，所述质子交换膜燃料电池在每个阶段运行
2min
～

【专利技术属性】
技术研发人员：陈艳，刘国亮，赵龙飞，韩紫健，
申请(专利权)人：上海纳尔终能氢电有限公司，
类型：发明
国别省市：