【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于燃料电池，涉及一种燃料电池电堆电化学活性面积检测方法、设备及存储介质。
技术介绍
1、燃料电池堆作为一种高效的能源转换装置，广泛应用于电动交通工具、便携式能源设备以及固定式发电系统等多个领域。燃料电池堆的性能关键在于其电化学反应的效率，而燃料电池堆的电化学活性面积则是衡量其性能的重要参数。电化学活性面积指的是电池堆内电极表面能够参与电化学反应的有效区域，这一面积直接影响燃料电池堆的功率密度、能源转换效率及长期运行的稳定性。
2、电化学活性面积的大小决定了电极在化学反应中能够发挥的作用，即影响反应物的转化效率以及生成物的排除效率。在实际应用中，燃料电池堆的电化学活性面积越大，通常意味着其催化反应的能力越强，能提供更高的功率输出和更好的能源转换效率。
3、为准确测定燃料电池堆的电化学活性面积，现有技术通常采用循环伏安法、恒电流法以及恒电位法在内的多种测量技术，其中，恒电流法因其操作简单且能够适用于不同类型的电极材料而被广泛应用。在恒电流法中，通过在电化学反应过程中施加恒定电流并记录电压响应，可以推导出电极的电化学活性面积，恒电流法能够提供关于电极催化性能和反应活性的定量数据，对评估和优化燃料电池堆的整体性能至关重要。
4、然而，采用恒电流法测定燃料电池堆的电化学活性面积过程中，电极表面不均匀性、气体扩散限制、扫描速率不同以及实验条件的变异等影响因素均会影响电化学活性面积测量结果的准确性和可靠性，因此，如何克服恒电流法存在的上述问题，在燃料电池堆电化学活性面积的测定中显得尤为重要。p>
技术实现思路
1、本专利技术的技术方案用于解决基于恒电流法检测燃料电池堆电化学活性面积时容易受上述影响因素影响的问题。
2、本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
3、燃料电池电堆电化学活性面积检测方法，包括以下步骤：
4、步骤1，向待测的燃料电池堆阴阳极通入一定条件的气体；
5、步骤2，待测的燃料电池堆在指定的条件下稳定运行；
6、步骤3，待被测燃料电池堆满足测试条件后，向被测燃料电池堆施加直流电流激励，同时采集各单片或片组或整堆的电压；
7、步骤4，监控任一单片采集电压，当其大于终止电压v2时，停止直流电流激励；
8、步骤5，对采集的电压数据进行平均处理，对平均处理后的电压数据，进行时间的一阶微分和二阶微分；
9、步骤6，选取二阶微分的特征点，并找到对应的一阶微分值dvi，再找到对应的电压采集点vi；
10、步骤7，获得渗氢电流值ih和双电层电容值cdl，根据恒电流ich采集到的电压值计算ecsa值。
11、进一步地，所述的一定条件的气体具体为：燃料电池堆的一侧为氢气或氢气与惰性气体的混合气，混合气中氢气体积浓度不低于5％，另一侧为单一组分的惰性气体或者惰性气体的混合物。
12、进一步地，所述的惰性气体为氮气、氦气、氩气。
13、进一步地，所述的待测的燃料电池堆在指定的条件下稳定运行的判据为：任一单片采集电压波动在t1内波动不大于起始电压v1。
14、进一步地，所述的平均处理为相邻n点电压值的平均，n≥1。
15、进一步地，利用下述逻辑表示向被测燃料电池堆施加直流电流激励后的电化学过程：
16、
17、式中，ich表示恒电流法施加的恒电流值，ih表示氢渗透过程产生的电流值，qpt表示氢脱附过程消耗的电量，cdl表示双电层的电容值，δv表示恒电流施加电流一定时间范围内的电压变化值，re表示电子内部短路产生的短路电阻值，t1表示燃料电池堆稳定运行时间，t2表示达到终止电压对应的时间，u表示采集电压。
18、进一步地，所述ecsa值的表达式如下：
19、
20、式中，ecsa表示催化剂电化学活性面积值，γ表示催化剂表面完全覆盖单层的吸附氢所需要的电荷量，m表示被测电极催化剂载量。
21、一种电子设备，包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储支持处理器执行上述燃料电池电堆电化学活性面积检测方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。
22、一种存储介质，存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述燃料电池电堆电化学活性面积检测方法的步骤。
23、本专利技术的优点在于：
24、本专利技术基于恒电流法，将采集到的电压响应数据进行取平均，然后将平均后的电压对时间进行一阶和二阶微分处理，以确定差分曲线上的特征点，再根据差分曲线上的特征点找到对应的采集电压值，根据电化学活性面积公式进行计算求得电化学活性面积，可用于电堆级别的电化学活性面积的测试，能够提升燃料电池堆的性能评估精度，为提高燃料电池堆的整体性能和经济性奠定了基础。
25、本专利技术通过电化学工作站或恒电流法精确测定渗氢电流和电容，并结合恒电流激励下采集的电压数据进行电化学活性面积计算，这种方法并不依赖于高采样速率，规避了传统线性电压扫描测试时，结果易受扫描速率影响的问题，简化了测试过程并降低了成本，即能够在常见的10hz采样率下完成测试，也与当前测试设备中常用的采样速率相匹配，从而简化了测试过程并降低了成本，便捷且经济，为燃料电池堆的性能评估提供了一种实用的解决方案，具有广泛的应用前景。
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1.燃料电池电堆电化学活性面积检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的燃料电池电堆电化学活性面积检测方法，其特征在于，所述的一定条件的气体具体为：燃料电池堆的一侧为氢气或氢气与惰性气体的混合气，混合气中氢气体积浓度不低于5％，另一侧为单一组分的惰性气体或者惰性气体的混合物。
3.根据权利要求2所述的燃料电池电堆电化学活性面积检测方法，其特征在于，所述的惰性气体为氮气、氦气、氩气。
4.根据权利要求1所述的燃料电池电堆电化学活性面积检测方法，其特征在于，所述的待测的燃料电池堆在指定的条件下稳定运行的判据为：任一单片采集电压波动在t1内波动不大于起始电压V1。
5.根据权利要求1所述的燃料电池电堆电化学活性面积检测方法，其特征在于，所述的平均处理为相邻n点电压值的平均，n≥1。
6.根据权利要求1所述的燃料电池电堆电化学活性面积检测方法，其特征在于，利用下述逻辑表示向被测燃料电池堆施加直流电流激励后的电化学过程：
7.根据权利要求6所述的燃料电池电堆电化学活性面积检测方法，其特征在于，所述E
8.一种电子设备，包括存储器以及处理器，其特征在于，所述存储器用于存储支持处理器执行权利要求1至7任一项所述燃料电池电堆电化学活性面积检测方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。
9.一种存储介质，存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时执行权利要求1至7任一项所述燃料电池电堆电化学活性面积检测方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.燃料电池电堆电化学活性面积检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的燃料电池电堆电化学活性面积检测方法，其特征在于，所述的一定条件的气体具体为：燃料电池堆的一侧为氢气或氢气与惰性气体的混合气，混合气中氢气体积浓度不低于5％，另一侧为单一组分的惰性气体或者惰性气体的混合物。
3.根据权利要求2所述的燃料电池电堆电化学活性面积检测方法，其特征在于，所述的惰性气体为氮气、氦气、氩气。
4.根据权利要求1所述的燃料电池电堆电化学活性面积检测方法，其特征在于，所述的待测的燃料电池堆在指定的条件下稳定运行的判据为：任一单片采集电压波动在t1内波动不大于起始电压v1。
5.根据权利要求1所述的燃料电池电堆电化学活性面积检测方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：张泷方，阚宏伟，何良，彭江生，
申请(专利权)人：科威尔技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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