一种燃料电池堆膜电极状况现场检测方法和检测装置

摘要

本发明公开了一种燃料电池堆膜电极状况现场检测方法和检测装置，待测燃料电池供应氢气和氮气或空气，用负载消除燃料电池电压，直至电压为零，采用恒流电源给待测燃料电池进行恒定电流充电，电流传感器测量充电电流，数据采集器采集电流传感器的电流信号和待测燃料电池各节电池的电压信号，转换成数字量信号并传输到数据处理单元，数据处理单元通过编写程序实现测量数据的自动处理，经过对采集的各节燃料电池电压数据进行微分和积分运算，给出待测燃料电池膜电极的催化剂有效活性面积、双电层电容、氢渗透电流和阻抗等参数；本发明适用于对燃料电池堆或单体进行测试，具有现场、无损、简便、快速等优点。

主权项

1.一种燃料电池堆膜电极状态现场检测方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）将氢气和氮气或空气分别充入待测燃料电池堆或单体的膜电极两侧，如果充入的是氢气和氮气，则氢气和氮气流经燃料电池，或者堵死出口，如果充入的是空气，则需要堵死空气侧出口，用待测燃料电池外接负载直至待测燃料电池不再有开路电压；（2）给待测燃料电池进行恒定电流充电，连续记录各节燃料电池电压，当各节燃料电池电压不低于0.5V时停止充电；（3）改变恒定电流值两次或者多次，重复步骤（2）过程，得到两个或者多个恒定电流下的各节燃料电池电压数据；（4）对两个或多个恒定电流下测量的该节燃料电池电压变化过程进行关于时间的微分，确定该节燃料电池在某电压下对应两个或多个恒定电流I_G充电中的电压变化率dV/dt；（5）将上述的恒定电流I_G和电压变化率dV/dt通过线性拟合或计算得到对应电压变化率为0时的电流值，即为该节燃料电池膜电极的氢渗透电流i_H；（6）绘制(I_G-i_H)/(dV/dt)该节燃料电池电压V的曲线，找出最低点L及其对应电压V_dl，该点的(I_G-i_H)/(dV/dt)值即为该节燃料电池膜电极双电层电容C_dl；（7）对步骤（6）中曲线进行积分得催化剂脱氢对应电荷量Q_Pt，通过公式得该节燃料电池膜电极催化剂有效活性面积EAS，其中q代表单位面积催化剂所带电量，W_Pt为铂载量；或用公式求出催化剂有效面积比R_EA，表示催化剂有效活性面积与膜电极有效面积A_MEA之比；（8）从起始充电区得到电压阶越变化值△V，用公式R＝△V/I_G得到该节燃料电池阻抗R；（9）对燃料电池堆内各节燃料电池进行步骤（4）-（8）的操作，得到燃料电池堆各节燃料电池膜电极状况参数。