一种燃料电池气体扩散层测试方法和工装与流程

本发明涉及燃料电池检测，具体涉及一种燃料电池气体扩散层测试方法和工装。

背景技术：

1、氢能和燃料电池是实现我国能源供应清洁化、优化能源消费结构的重要途径，可广泛应用到航空航天、交通运输、工业生产、家庭生活等各个领域。作为氢能在交通领域的重要应用场景，燃料电池汽车是全球汽车动力系统电动化转型升级的重要方向。当前，全球有超过30个国家和地区已制定或正在制定氢能发展规划。日本、美国、德国等发达国家已经将氢能上升到国家能源战略高度，不断加大对氢能及燃料电池的研发和产业化扶持力度。

2、膜电极是燃料电池的核心部件，是反应发生的场所。气体扩散层(gdl)主要使用于膜电极中，通常由碳纤维编织纸或碳纤维无纺纸制成，起着支撑催化剂层、稳定电极结构、收集电流等作用。气体扩散层具备良好的导电性、稳定性等性能，是燃料电池的重要组成部分，常见的气体扩散层材料有碳纤维纸(简称碳纸)、无纺布、碳纤维编织布、炭黑纸等。由碳纤维制备碳纸工艺相对成熟，产品性能稳定，质量一致性较好，被更多选择用作气体扩散层的基底层材料。

3、当前常用的气体扩散层在车辆上长期使用容易出现厚度被压缩，难以因弹性形变回复至原厚度，导致整体孔隙结构变化，与双极板的匹配度降低。从而导致气体传输的通道堵塞，使得燃料电池性能降低。目前的测试手段，主要有同步加速x射线成像技术、中子成像技术、核磁共振成像等，对测试环境要求高，并且成本较高。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种燃料电池气体扩散层测试方法，包括：提供至少两个待测电池；至少一个所述待测电池进行模拟测试，至少一个所述待测电池进行对比测试；在所述模拟测试中，对所述待测电池施加压力条件，运行预定时间记录测试结果一；在所述对比测试中，对所述待测电池不施加压力条件，运行所述预定时间记录测试结果二；将所述测试结果一和所述测试结果二进行差值比较，比较结果为所述电池性能衰减差异，以判断气体扩散层反复压缩对所述电池性能的影响。

2、优选的：所述待测电池为单电池。

3、优选的：所述模拟测试和所述对比测试中对所述待测电池加热处理，使得至少两个待测电池环境温度一致。

4、优选的：到达所述预定时间后，暂停模拟测试和对比测试，对所述待测电池进行活化，分别记录测试结果一和测试结果二。

5、优选的：所述预定时间设置有多组，在每组预定时间后，均暂停模拟测试和对比测试，对待测电池进行活化，分别记录测试结果一和测试结果二。

6、优选的：所述测试结果一和测试结果二均包括活化的极化曲线和待测电池厚度。

7、优选的：所述施加压力条件采用驱动组件对所述待测电池施加压力，驱动组件对所述待测电池施加压力，使所述待测电池厚度以1hz的频率，进行±2l的位移。

8、一种燃料电池气体扩散层测试工装，包括驱动组件和压头，驱动组件用于驱动压头给单电池施加压力，压力内置加热组件。

9、优选的：所述测试工装还包括第一压缩工装和第二压缩工装，第一压缩工装和第二压缩工装在驱动组件作用下对单电池施加压力。

10、优选的：所述测试工装还包括端板，端板设置有两个，且两个所述端板位于单电池两端，所述端板包括绝缘板和集流板，集流板一侧端连接极耳。

11、本发明的技术效果和优点：

12、1、本发明的测试方法和工装，模拟单电池在工作过程中，在实车工况下单电池受到压力条件和无压力条件，对比两种测试条件中单电池活化的极化曲线，进而获取单电池性能衰减情况，能够有效评估气体扩散层的能力，并且使用此测试方法，在开放式的环境中即可完成，对测试环境要求低，测试的成本较低。

13、2、本发明中，压缩工装的端面平整，在测试过程中无需螺栓或绑带紧固，即可实现单电池的稳定，从而降低工装安装难度和成本。

14、3、本发明中，采用橡胶密封圈，便于压缩测试，保证对氢气/空气的密封，防止单电池中气体泄漏和阴阳极串气。

技术特征：

1.一种燃料电池气体扩散层测试方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述待测电池为单电池。

3.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，所述模拟测试和所述对比测试中对所述待测电池加热处理，使得至少两个待测电池环境温度一致。

4.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于，到达所述预定时间后，暂停模拟测试和对比测试，对所述待测电池进行活化，分别记录测试结果一和测试结果二。

5.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述预定时间设置有多组，在每组所述预定时间后，均暂停模拟测试和对比测试，对待测电池进行活化，分别记录测试结果一和测试结果二。

6.根据权利要求4或5所述的测试方法，其特征在于，所述测试结果一和测试结果二均包括活化的极化曲线和待测电池厚度。

7.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，所述施加压力条件采用驱动组件对所述待测电池施加压力，驱动组件对所述待测电池施加压力，使所述待测电池厚度以1hz的频率，进行±2l的位移。

8.根据权利要求1-7任一项所述的燃料电池气体扩散层用测试工装，其特征在于，包括驱动组件和压头，驱动组件用于驱动压头给单电池施加压力，压力内置加热组件。

9.根据权利要求8所述的测试工装，其特征在于，所述测试工装还包括第一压缩工装和第二压缩工装，第一压缩工装和第二压缩工装在驱动组件作用下对单电池施加压力。

10.根据权利要求9所述的测试工装，其特征在于，所述测试工装还包括端板，端板设置有两个，且两个所述端板位于单电池两端，所述端板包括绝缘板和集流板，集流板一侧端连接极耳。

技术总结
本发明公开了一种燃料电池气体扩散层测试方法和工装，包括：提供至少两个待测电池；至少一个待测电池进行模拟测试，至少一个待测电池进行对比测试；在模拟测试中，对待测电池施加压力条件，运行预定时间记录测试结果一；在对比测试中，对待测电池不施加压力条件，运行预定时间记录测试结果二；将测试结果一和测试结果二进行差值比较，比较结果为电池性能衰减差异，以判断气体扩散层反复压缩对电池性能的影响，模拟单电池在工作过程中，在实车工况下单电池受到压力条件和无压力条件，对比两种测试条件中单电池活化的极化曲线，能够有效评估气体扩散层的能力，对测试环境要求低，测试的成本较低。

技术研发人员：黄海鹏,胥巍巍,李春峰,徐云飞,周宝
受保护的技术使用者：北京亿华通科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15