【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池领域，特别涉及中高温质子交换膜燃料电池耐久性的快速测试方法。
技术介绍
1、随着对绿色能源的需求增加，质子交换膜燃料电池因其高效低耗零污染的优点而迅速发展，其中，全氟磺酸质子交换膜作为燃料电池应用在中高温环境下的质子交换膜，因其灵活选择性高使其运用场景更为广阔而得到广泛的应用，但目前中高温质子交换膜燃料电池耐久性的测试时间超过500h，检测时间过长制约了中高温质子交换膜燃料电池的发展。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了中高温质子交换膜燃料电池耐久性的快速测试方法，该测试方法可以缩短中高温质子交换膜燃料电池的耐久性检测时间。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供中高温质子交换膜燃料电池耐久性的快速测试方法，至少包括以下步骤：
3、s1、确定所述燃料电池在电流密度为600ma/cm2时的进气通量，并且对含有中高温质子交换膜的燃料电池进行测试，得到所述燃料电池测试前的检测数据；
4、s2、依据固定条件切换开路电压测试法(ocv)和循环伏安测试法(cv)，同时，以固定的时间间隔对所述燃料电池的性能进行检测，得到所述燃料电池测试后的检测数据，直至所述燃料电池的极化性能下降20％或渗氢电流密度大于等于15ma/cm2时，终止耐久性测试；
5、s3、对测试前的检测数据和测试后的检测数据进行定性分析，得到所述耐久性检测时间。
6、通过上述技术方案，本专利技术通过频繁模拟动态工况，即在开
7、进一步地，所述开路电压测试中，向所述燃料电池的阳极侧流场内通入氢气，阴极侧流场通入空气；所述循环伏安测试法中，向所述燃料电池的阳极侧流场内通入氢气，阴极侧流场通入氮气。
8、进一步地，所述开路电压测试法稳定测试5h后，切换为循环伏安测试法；循环伏安测试法循环测试100次后，再次进行开路电压测试，直至所述燃料电池失效。
9、进一步地，所述开路电压测试法中，阳极侧流场和阴极侧流场的恒定气流量比为(0～1.5):(2.0～3.0)。
10、进一步地，所述循环伏安测试法的气体流量均为0.5ml/min，相对湿度为100％，背压为0bar，电压扫描范围0v-1.5v，扫速0-100mv/s。
11、进一步地，所述检测数据包括开路电压、渗氢电流密度、电化学阻抗数据、极化曲线、所述燃料电池的ccm断面的扫描电镜图。
12、通过上述技术方案，对于中高温质子交换膜燃料电池的耐久性研究中发现质子交换膜的化学腐蚀和电化学腐蚀是影响燃料电池耐久性的主要原因。
13、本专利技术主要通过渗氢电流密度、循环伏安测试曲线及电化学阻抗来进行失效原理分析，其中循环伏安法主要加速膜电极的氧化还原过程，其反应得到的电流和电压情况用于分析膜电极本身存在的氢吸附、氢脱附现象和pt-o氧化还原状态，进而判定燃料电池内部反应的状态。
14、电化学阻抗(eis)是通过测试不同时长下的电化学阻抗谱图，随后进行等效电路模型的建立，分析电荷传递电阻和离子扩散电阻受温度和离子在电极活性材料中的脱嵌的影响强弱，可以看出，随着测试时间的延长，膜电极本身伴随着pt离子衰减而造成膜界面衰退，可用于评估膜界面本身发生的变化，也可以形成合理的温度区间控制策略。
15、渗氢电流密度是根据电化学工作站测试的lsv曲线进行分析，随着测试时间的增长，渗氢电流密度逐渐增高，直至达到15ma/cm2失效。其中，透氢电流密度越大表示由阳极通过质子交换膜渗透到阴极的氢气越多，燃料电池的氢气利用率越低，膜表面开裂的裂痕也就越明显，膜电极的性能也就越差。
16、进一步地，所述耐久性检测时间减少23.6～30％。
17、进一步地，对所述中高温质子交换膜的两表面分别负载有阴极催化剂和阳极催化剂，所述阴极催化剂和阳极催化剂的负载量为0.1～0.4mg/cm2。
18、进一步地，所述中高温质子交换膜为全氟磺酸质子交换膜。
19、专利技术的有益效果
20、1、本专利技术采用中高温质子交换膜燃料电池的水热管理测试条件对其耐久性评估，在燃料电池研发过程中的质子交换膜选型方面具有指导性意义。
21、2、通过增加单电池的电化学性能检测，对比单电池的极化曲线，失效原理分析更为深入，且测试时长与常规ocv测试相比减少23.6～30％。
22、3、本专利技术提出的耐久性测试及分析方法操作简单，便于实施，可以广泛应用。
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1.中高温质子交换膜燃料电池耐久性的快速测试方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的中高温质子交换膜燃料电池耐久性的快速测试方法，其特征在于，所述开路电压测试中，向所述燃料电池的阳极侧流场内通入氢气，阴极侧流场通入空气；所述循环伏安测试法中，向所述燃料电池的阳极侧流场内通入氢气，阴极侧流场通入氮气。
3.根据权利要求1所述的中高温质子交换膜燃料电池耐久性的快速测试方法，其特征在于，所述开路电压测试法稳定测试5h后，切换为循环伏安测试法；循环伏安测试法循环测试100次后，再次进行开路电压测试，直至所述燃料电池失效。
4.根据权利要求1所述的中高温质子交换膜燃料电池耐久性的快速测试方法，其特征在于，所述开路电压测试法中，阳极侧流场和阴极侧流场的恒定气流量比为(0～1.5):(2.0～3.0)。
5.根据权利要求1所述的中高温质子交换膜燃料电池耐久性的快速测试方法，其特征在于，所述循环伏安测试法的气体流量均为0.5mL/min，相对湿度为100％，背压为0bar，电压扫描范围0V-1.5V，扫速0-100mV/s。<...
【技术特征摘要】
1.中高温质子交换膜燃料电池耐久性的快速测试方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的中高温质子交换膜燃料电池耐久性的快速测试方法，其特征在于，所述开路电压测试中，向所述燃料电池的阳极侧流场内通入氢气，阴极侧流场通入空气；所述循环伏安测试法中，向所述燃料电池的阳极侧流场内通入氢气，阴极侧流场通入氮气。
3.根据权利要求1所述的中高温质子交换膜燃料电池耐久性的快速测试方法，其特征在于，所述开路电压测试法稳定测试5h后，切换为循环伏安测试法；循环伏安测试法循环测试100次后，再次进行开路电压测试，直至所述燃料电池失效。
4.根据权利要求1所述的中高温质子交换膜燃料电池耐久性的快速测试方法，其特征在于，所述开路电压测试法中，阳极侧流场和阴极侧流场的恒定气流量比为(0～1.5):(2.0～3.0)。
5.根据权利要求1所述的中高温质子交换膜燃料电池耐久性的快速测试方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：王丽，薛晓武，尧克光，黄金强，李兴光，
申请(专利权)人：深圳市通用氢能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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