【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及膜电极测试，尤其涉及一种膜电极活化分容检测分拣方法及装置。
技术介绍
1、燃料电池是一种将燃料与氧化剂发生电化学反应时产生的化学能转变成电能的装置，该装置的核心部件是膜电极(membrane electrode assembly,mea)，膜电极作为燃料电池的核心组件，其性能直接决定了燃料电池的整体效率和可靠性。
2、膜电极由气体扩散层(gdl)、催化层(cl)和质子交换膜(pem)构成，是多相物质传输和电化学反应场所。相较于阳极氢的快速氧化，阴极催化层高铂载量、缓慢的氧还原电催化动力学特性及氧气传质困难等已经成为膜电极成本、性能和寿命的关键限制因素。目前膜电极批量生产过程中，膜电极出厂未经过活化，也没有进行分检过程。膜电极的活化只在电堆活化和测试过程，因此整堆电堆的单片一致性难以提高。
3、因此，有必要针对现有技术中的不足进行改进，以解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术克服了现有技术的不足，提供一种膜电极活化分容检测分拣方法及装置。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种膜电极活化分容检测分拣方法，包括以下步骤：
3、s1、将膜电极固定在mea夹具上，并分别通入氧气和氢气，检测mea夹具气密性；
4、s2、将膜电极进行活化，待稳定后，测试膜电极在施加不同电压和电流下的电压和电流响应；
5、s3、将s2步骤中得到的响应数据进行处理，并绘制极化曲线；
6、s4、分析
7、s5、根据综合性能的评估结果，确定膜电极的性能梯度，实现同一性能梯度的膜电极分拣。
8、本专利技术一个较佳实施例中，在所述s1的步骤中，所述氧气的通入方向为膜电极的阴极，所述氢气的通入方向为膜电极的阳极。
9、本专利技术一个较佳实施例中，在所述s2的步骤中，包括以下子步骤：
10、s21、将膜电极进行活化，包括涉及的预活化、放电活化或恢复活化；
11、s22、膜电极活化且稳定后，将电压表和电流表连接至膜电极的电气接口，逐步施加不同的电压和电流；
12、s23、测量膜电极在施加不同电压和电流下的电压和电流响应。
13、本专利技术一个较佳实施例中，在所述s23的步骤中，所述电压和电流响应包括：开路电压、短路电流、以及在不同负载下的电压-电流特性。
14、本专利技术一个较佳实施例中，在所述s3的步骤中，包括以下子步骤：
15、s31、将施加的电流和电压值及其对应的响应电压和电流值整理成数据表；
16、s32、计算电流密度，在图表上，以电流密度作为横坐标，电压作为纵坐标，绘制数据点，并将数据点连接形成平滑的曲线，得到极化曲线。
17、本专利技术一个较佳实施例中，在所述s4的步骤中，所述极化曲线分为活性极化区、浓度极化区和欧姆极化区。
18、本专利技术一个较佳实施例中，所述活性极化区的塔菲尔斜率，反映了电催化活性，其塔菲尔斜率ba的计算公式为：其中，δea是活性极化区的电压变化，δlog10(ja)是活性极化区电流密度j的对数变化；
19、所述浓度极化区的斜率，反映了质量传输限制，其浓度极化电阻rc的计算公式为：其中，δec是浓度极化区的电压变化，δjc是浓度极化区的电流密度j变化；
20、所述欧姆极化区的电阻，反映了膜电极内部的电子和离子传输阻力，其欧姆电阻rohm的计算公式为：其中，vocv是开路电压，vlow是低电流密度下的电压，ilow是低电流密度；
21、所述膜电极综合性能的计算公式为：
22、其中，wa，wc和wohm分别是活性极化区、浓度极化区和欧姆极化区的权重因子。
23、本专利技术一个较佳实施例中，所述活性极化区、所述浓度极化区和所述欧姆极化区的所述权重因子计算，包括以下步骤：
24、a1、通过实验获得不同电流密度下的电压数据，定义vi为第i次实验在特定电流密度下的电压，j为电流密度，n为实验次数；
25、a2、对于每个电流密度j，计算平均电压
26、a3、评估电压的一致性，计算每个电流密度下电压的标准差σ，
27、
28、a4、根据极化曲线，将电流密度范围划分为活性极化区、浓度极化区和欧姆极化区，定义ja、jc和johm分别为活性极化区、浓度极化区和欧姆极化区的电流密度范围，对于每个极化区域，分别计算三个区域内电压的标准差；
29、活性极化区内电压的标准差
30、浓度极化区内电压的标准差
31、欧姆极化区内电压的标准差
32、a5、通过各区域电压一致性的标准差确定权重；
33、
34、本专利技术提供一种膜电极活化分容检测分拣方法的检测分拣装置，包括：取料台、抓取机器人、活化分容检测设备、mea夹具以及若干分拣输送机构；
35、所述取料台位于所述抓取机器人的一侧，用于放置待检测的膜电极；
36、所述抓取机器人位于所述活化分容检测设备及所述mea夹具的一侧，用于实现膜电极的夹持和转运；
37、所述活化分容检测设备用于检测所述mea夹具的气密性，以及进行膜电极的活化和分容；
38、所述mea夹具位于所述活化分容检测设备的一侧，用于将膜电极夹持在所述活化分容检测设备的检测位；
39、所述分拣输送机构位于所述抓取机器人的一侧，用于对分容后不同性能梯度的膜电极进行转运分拣。
40、本专利技术一个较佳实施例中，所述分拣输送机构依次包括：放料台、传送带以及电堆台；所述放料台用于放置分容后不同性能梯度的膜电极，所述传送带用于传送转运分容后的膜电极，所述电堆台用于集中同一性能梯度的膜电极。
41、本专利技术解决了
技术介绍
中存在的缺陷，本专利技术具备以下有益效果：
42、(1)本专利技术提供了一种膜电极活化分容检测分拣方法，通过自动化的气密性检测、活化过程控制、极化曲线绘制与分析，以及分拣过程，大大减少了人工操作的需求，提高了测试效率和准确性，同时自动化的测试和分析减少了人为干预，降低了因操作不当或判断失误导致的人为误差，能够根据膜电极的综合性能指数将其分为不同的性能梯度，确保了同一性能梯度的膜电极能够组成一个电堆，优化了整个检测和分拣过程，提高了膜电极的性能和一致性，从而提升了电堆的整体性能和稳定性。
43、(2)本专利技术中，通过极化曲线的绘制和分析，能够更准确地捕捉膜电极的电催化活性、质量传输限制和内阻等关键参数，实现对膜电极综合性能的可靠评估，性能评估的准确性和一致性，有助于提升燃料电池的整体性能和可靠性，降低生产成本，从而加速燃料电池技术的商业化进程。
44、(3)本专利技术中，通过取料台、抓取机器人、活化分容检测设备、mea夹具以及若干分拣输送机构，构成膜电极活本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种膜电极活化分容检测分拣方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种膜电极活化分容检测分拣方法，其特征在于：在所述S1的步骤中，所述氧气的通入方向为膜电极的阴极，所述氢气的通入方向为膜电极的阳极。
3.根据权利要求1所述的一种膜电极活化分容检测分拣方法，其特征在于：在所述S2的步骤中，包括以下子步骤：
4.根据权利要求2所述的一种膜电极活化分容检测分拣方法，其特征在于：在所述S23的步骤中，所述电压和电流响应包括：开路电压、短路电流、以及在不同负载下的电压-电流特性。
5.根据权利要求1所述的一种膜电极活化分容检测分拣方法，其特征在于：在所述S3的步骤中，包括以下子步骤：
6.根据权利要求1所述的一种膜电极活化分容检测分拣方法，其特征在于：在所述S4的步骤中，所述极化曲线分为活性极化区、浓度极化区和欧姆极化区。
7.根据权利要求6所述的一种膜电极活化分容检测分拣方法，其特征在于：所述活性极化区的塔菲尔斜率，反映了电催化活性，其塔菲尔斜率ba的计算公式为：其中，ΔEa是活性极化区的电压变
8.根据权利要求7所述的一种膜电极活化分容检测分拣方法，其特征在于：所述活性极化区、所述浓度极化区和所述欧姆极化区的所述权重因子计算，包括以下步骤：
9.基于权利要求1-8中任一项所述的一种膜电极活化分容检测分拣方法的检测分拣装置，其特征在于，包括：取料台、抓取机器人、活化分容检测设备、MEA夹具以及若干分拣输送机构；
10.根据权利要求9所述的一种膜电极活化分容检测分拣方法的检测分拣装置，其特征在于：所述分拣输送机构依次包括：放料台、传送带以及电堆台；所述放料台用于放置分容后不同性能梯度的膜电极，所述传送带用于传送转运分容后的膜电极，所述电堆台用于集中同一性能梯度的膜电极。
...【技术特征摘要】
1.一种膜电极活化分容检测分拣方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种膜电极活化分容检测分拣方法，其特征在于：在所述s1的步骤中，所述氧气的通入方向为膜电极的阴极，所述氢气的通入方向为膜电极的阳极。
3.根据权利要求1所述的一种膜电极活化分容检测分拣方法，其特征在于：在所述s2的步骤中，包括以下子步骤：
4.根据权利要求2所述的一种膜电极活化分容检测分拣方法，其特征在于：在所述s23的步骤中，所述电压和电流响应包括：开路电压、短路电流、以及在不同负载下的电压-电流特性。
5.根据权利要求1所述的一种膜电极活化分容检测分拣方法，其特征在于：在所述s3的步骤中，包括以下子步骤：
6.根据权利要求1所述的一种膜电极活化分容检测分拣方法，其特征在于：在所述s4的步骤中，所述极化曲线分为活性极化区、浓度极化区和欧姆极化区。
7.根据权利要求6...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙一焱，王文杰，熊兴，叶新生，浦晓亮，
申请(专利权)人：苏州氢澜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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