专利名称：燃料电池加速启停的寿命试验方法
技术领域：
本发明涉及燃料电池领域，具体为一种燃料电池加速启停的寿命试验方法。
技术背景目前燃料电池是一种将燃料与氧化剂中的化学能通过电极上的电催化反应 直接转化为电能的发电装置。它不受卡诺循环的限制，可以高效地将化学能转化为电能。质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,简称 PEMFC)由于具有低温启动，结构简单、操作方便等特点，是最有希望应用于未 来电动汽车的动力源。燃料电池使用过程中(特别是燃料电池电动车)，并不是一直在运行，而是 存在着频繁的启动和停车过程。由于在停车过程中，大气中的空气会逐渐渗入 到电池中，氢腔中会充满空气。启动过程中工作电磁阀打开，反应气和氢气分 别送到燃料电池的阴极和阳极，在阳极一侧的氢气与空气混合会发生反应，对 电池结构和材料产生一定的腐蚀和破坏，影响燃料电池的寿命。当再次停车时， 空气又再次进入氢腔与氢气混合发生反应。这样周而复始的反复操作，对电池 的寿命影响极大，然而燃料电池的启动停止过程，究竟会对电池造成多大影响， 还没有具体考究。如要按照燃料电池实际运行考察燃料电池启停对燃料电池的 影响，则需要消耗大量的人力和物力，短时间内得不出相应的结果。为了尽快 了解启动停止过程对燃料电池造成的影响，从而发现问题，以便尽快解决燃料 电池的启动停止过程对燃料电池造成的影响。针对上述现有技术中所存在的问 题，研究设计一种新型的燃料电池加速启停的寿命试验方法，从而克服现有技 术中所存在的问题是十分必要的。 发明内容鉴于上述现有技术中所存在的问题，本发明的目的是研究设计一种新型的 燃料电池加速启停的寿命试验方法，从而尽快获得启动、停车对电池性能影响 的结果。以便下步找出对策，解决延长燃料电池寿命问题。本发明所述的燃料
电池加速启停的寿命试验方法，是在工作电磁阀和燃料电池上加装空气电磁阀 和装有压縮空气的瓶体。其具体工作步骤如下a、 给工作电磁阀通电，把空气(或氧气)和氢气分别送往燃料电池的阴极 与阳极，燃料电池开始工作。b、 给燃料电池加负载运行，负载为20mA/cm2，运行时间为5 — 10分钟后卸 载，燃料电池的温度保持在60。C左右。c、 工作电磁阀断电，停止空气(或氧气)和氢气进入燃料电池，燃料电池 停止工作。空气电磁阀通电，把压縮空气的瓶体中的空气送往燃料电池阳极的 氢腔中，与里面的残留的氢气迅速反应，时间为10-30秒，空气电磁阀断电，停 止向阳极的氢腔通空气，等待5-10分钟。d、 再次给工作电磁阀通电，把空气(或氧气)和氢气分别送往燃料电池的 阴极与阳极，燃料电池开始工作。e、 再次给燃料电池加负载运行，负载为20mA/cm2，运行时间为5 — 10分钟 后卸载，燃料电池的温度保持在60X左右。f、 再次工作电磁阀断电，停止空气(或氧气)和氢气进入燃料电池，燃料 电池停止工作。空气电磁阀通电，把压縮空气的瓶体中的空气送往燃料电池阳 极的氢腔中，与里面的残留的氢气迅速反应，时间为10-30秒。g、 上述过程重复进行。本发明所述的燃料电池的负载可以用菊水PLZ664负载。本发明所述的燃料电 池运行过程中氢气的压力保持在40kpa，空气进口压力保持在20kpa。本发明所述试验过程中在电池停车瞬间，人为地利用空气电磁阀往燃料电 池阳极侧的氢腔里注入空气，使空气和氢气混合，加速燃料电池启停过程中对 电池的腐蚀，考察燃料电池启停寿命。为了快速考察电池的启停寿命，对燃料 电池进行间歇式循环启停寿命运行，考察电池性能的变化。通过本方法可以有 效縮短电池启停运行时间，达到加快考察电池多次启停对电池寿命的影响，可 以快速获得启动、停车对电池性能影响的结果。节省大量的人力物力。本发明具有结构新颖、方法简单实用、省时省力、效果好等优点，其应用 必将产生积极的社会效益和显著的经济效益。
本发明共有两张附图，其中附图1燃料电池加速启停的寿命试验装置框图 附图2是加速循环启动与正常启动试验结果比较中1、燃料电池2、工作电磁阀3、空气电磁阀4、压縮空气的瓶 体5、氢气瓶体具体实施方式
本发明的具体实施例如附图所示，是在工作电磁阀2、氢气瓶体5和燃料电 池1上加装空气电磁阀3和装有压縮空气的瓶体4。其具体工作步骤如下a、 给工作电磁阀2通电，把空气和氢气瓶体5中的氢气分别送往燃料电池 1的阴极与阳极，氢气的压力保持在40kpa，空气进口压力保持在20kpa，燃料 电池1开始工作。b、 给燃料电池l加负载，负载为菊水PLZ664， 20mA/cm2，运行时间5分钟， 然后卸载，燃料电池1的温度保持在60°C左右。c、 工作电磁阀2断电，停止空气和氢气进入燃料电池1，燃料电池1停止 工作。空气电磁阀3通电，把压縮空气的瓶体4中的空气送往燃料电池1阳极 的氢腔中，与里面的氢气迅速反应，时间为20秒。d、 再次给工作电磁阀2通电，把空气和氢气瓶体5中的氢气分别送往燃料 电池l的阴极与阳极，氢气的压力保持在40kpa，空气进口压力保持在20kpa， 燃料电池1开始工作。e、 再次给燃料电池l加负载，负载为菊水PLZ664， 20mA/cm2，运行时间5 分钟，卸载，燃料电池l的温度保持在60('C左右。f、 再次工作电磁阀2断电，停止空气和氢气进入燃料电池1，燃料电池1 停止工作。空气电磁阀3通电，把压縮空气的瓶体4中的空气送往燃料电池1 阳极的氢腔中，与里面的氢气迅速反应，时间为20秒。g、 重复上述过程1000次。循环进行燃料电池启停的寿命试验，观察电池性能变化，并与正常启动寿 命试验进行比较，如图2所示。本发明通过循环启动方式代替电池长时间运行，考察电池在频繁启动停车对 电池性能的影响，采用本发明方法，可以快速获得频繁启动-停车对燃料电池寿 命的影响。可以节省大量的人力物力和试验时间。
权利要求
1，一种燃料电池加速启停的寿命试验方法，其特征在于是在工作电磁阀(2)、燃料电池(1)上加装空气电磁阀(3)和装有压缩空气的瓶体(4)；其具体工作步骤如下a、给工作电磁阀(2)通电，把空气(或氧气)和氢气分别送往燃料电池(1)的阴极与阳极，燃料电池(1)开始工作；b、给燃料电池(1)加负载运行，负载为20mA/cm2，运行时间为5-10分钟后卸载，燃料电池(1)的温度保持在60℃左右；c、工作电磁阀(2)断电，停止空气(或氧气)和氢气进入燃料电池(1)，燃料电池(1)停止工作；空气电磁阀(3)通电，把压缩空气的瓶体(4)中的空气送往燃料电池(1)阳极的氢腔中，与里面残留的氢气迅速反应，时间为10-30秒，空气电磁阀(3)断电，停止向阳极的氢腔通空气，等待5-10分钟；d、再次给工作电磁阀(2)通电，把空气(或氧气)和氢气分别送往燃料电池(1)的阴极与阳极，燃料电池(1)开始工作；e、再次给燃料电池(1)加负载运行，负载为20mA/cm2，运行时间为5-10分钟后卸载，燃料电池(1)的温度保持在60℃左右；f、再次工作电磁阀(2)断电，停止空气(或氧气)和氢气进入燃料电池(1)，燃料电池(1)停止工作；空气电磁阀(3)通电，把压缩空气的瓶体(4)中的空气送往燃料电池(1)阳极的氢腔中，与里面的残留的氢气迅速反应，时间为10-30秒；g、上述过程重复进行。
全文摘要
本发明涉及一种燃料电池加速启停的寿命试验方法，是在燃料电池上加装空气电磁阀和装有压缩空气的瓶体。试验过程中在电池停车瞬间，人为地利用空气电磁阀往燃料电池阳极侧的氢腔里注入空气，使空气和氢气混合，加速燃料电池启停过程中对电池的腐蚀，考察燃料电池启停寿命。为了快速考察电池的启停寿命，对燃料电池进行间歇式循环启停寿命运行试验，考察电池性能的变化。通过本方法可以有效缩短电池启停运行时间，达到快速考察燃料电池的启停寿命。本发明具有结构新颖、方法简单实用、省时省力、效果好等特点，故属于一种集经济性与实用性为一体的燃料电池加速启停寿命的新型试验方法。
文档编号G01R31/36GK101158711SQ20071015737
公开日2008年4月9日 申请日期2007年12月25日 优先权日2007年12月25日
发明者侯中军, 徐洪峰, 明平文, 燕希强, 臧振明, 衣宝廉 申请人:新源动力股份有限公司