燃料电池的检测方法、检测系统与流程

本发明涉及燃料电池领域，具体涉及一种燃料电池的检测方法、检测系统。

背景技术：

1、燃料电池一般是由膜电极、气体扩散层和双极板层层交替重叠，串联而成的电堆。该装置的内部核心部件是膜电极，简称mea。mea由质子交换膜和担载在碳粉上的铂(或含铂的合金)催化剂组成，扩散层通常由碳纸或者碳布组成，它贴合膜电极的两侧。扩散层外侧为双极板。双极板兼有集流体、流场板和气体分隔板的功能，主要有石墨板、金属板和复合板等。工作时，燃料电池的正极(阴极)和负极(阳极)分别通入燃料气体氧气(或富含氧气的空气)和氢气。氢气在阳极区的催化电化学反应就产生了氢离子(或称为质子)和电子，质子通过质子交换膜转移到阴极，电子则经过外电路到达阴极，同时，阴极的氧气在催化剂的作用下与外电路迁移过来的电子发生反应产生h2o，形成一个反应回路。

2、在通入氢气和氧气过程中，阴阳两极的气体进入电堆后，会通过双极板上的流道扩散至每个单电池包的表面，因此，气体分配的一致性就会直接影响到反应气体的分布，间接影响电堆的性能。其次，电堆中的电化学反应会产生大量的热量和水，它们也都是通过气体带出电堆的，如果气体分布的不均匀，可能会造成局部生成的水和产生的热量无法及时排出，会造成电堆水淹和局部过热，这对带电堆的损伤是不可逆转的。

3、在实际的运行过程中，如果能够预先对电堆的气体分配进行一致性检测，依据检测结果，对电堆进行适宜的维修，可以对电堆的后续运行提供保障。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中无法对电堆进行气体分配一致性检测，电堆的后续运行无法得到保障的缺陷，提供一种燃料电池的检测方法、检测系统。

2、本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

3、作为本申请的第一方面，本申请提供一种种燃料电池的检测方法，所述燃料电池包括至少两个串联的电池包；

4、所述检测方法包括：

5、对所述燃料电池的阳极按照第一气流量通入氢气，对所述燃料电池的阴极按照第二气流量通入包括氧气的第一气体，并将所述燃料电池的放电电流密度维持在第一预设恒电流密度；

6、其中，所述第一气流量为所述燃料电池的放电电流密度维持在第二预设恒电流密度时的氢气的气流量；

7、所述第二气流量为所述燃料电池的放电电流密度维持在第二预设恒电流密度时的第一气体的气流量；

8、所述第一预设恒电流密度小于所述第二预设恒电流密度；

9、在预设时间段后，确定每个电池包的恒电流放电电压；

10、根据所述恒电流放电电压确定所述燃料电池所输入的气体分配的一致性。

11、可选地，所述根据所述恒电流放电电压确定所述燃料电池所输入的气体分配的一致性的步骤具体包括：

12、确定低于第一预设电压值的恒电流放电电压所对应的电池包为目标电池包；

13、确定所述目标电池包所分配的气体与其余电池包所分配的气体不一致。

14、可选地，所述第一气流量根据所述第二预设恒电流密度、通入所述阳极的氢气的计量比以及电池包串联的数量确定；

15、所述第二气流量根据所述第二预设恒电流密度、通入所述阴极的第一气体的计量比以及电池包串联的数量确定。

16、可选地，所述根据所述恒电流放电电压确定所述燃料电池所输入的气体分配的一致性的步骤之后，包括步骤：

17、控制所述燃料电池停止对外放电；

18、持续对所述阳极通入氢气，对所述阴极通入惰性气体，直至所有电池包的恒电流放电电压小于第二预设电压。

19、可选地，所述阳极通入的氢气的压强大于通入所述阴极通入第一气体的压强；

20、和/或，所述氢气的相对湿度或者所述第一气体的相对湿度小于预设相对湿度阈值；

21、和/或，所述第一预设恒电流密度小于或等于200ma/cm2；

22、和/或，所述第二预设恒电流密度的范围为500-1000ma/cm2。

23、作为本发明的第二方面，本发明提供一种燃料电池的检测系统，燃料电池包括至少两个串联的电池包；

24、所述检测系统包括气体输入模块、电压确定模块以及气体一致性确定模块；

25、所述气体输入模块用于对所述燃料电池的阳极按照第一气流量通入氢气，对所述燃料电池的阴极按照第二气流量通入包括氧气的第一气体，并将所述燃料电池的放电电流密度维持在第一预设恒电流密度；

26、其中，所述第一气流量为所述燃料电池的放电电流密度维持在第二预设恒电流密度时的氢气的气流量；

27、所述第二气流量为所述燃料电池的放电电流密度维持在第二预设恒电流密度时的第一气体的气流量；

28、所述第一预设恒电流密度小于所述第二预设恒电流密度；

29、所述电压确定模块用于在预设时间段后，确定每个电池包的恒电流放电电压；

30、所述气体一致性确定模块用于根据所述恒电流放电电压确定所述燃料电池所输入的气体分配的一致性。

31、可选地，所述电压确定模块用于确定低于第一预设电压值的恒电流放电电压所对应的电池包为目标电池包；

32、所述气体一致性确定模块具体用于确定所述目标电池包所分配的气体与其余电池包所分配的气体不一致。

33、可选地，所述第一气流量根据所述第二预设恒电流密度、通入所述阳极的氢气的计量比以及电池包串联的数量确定；

34、所述第二气流量根据所述第二预设恒电流密度、通入所述阴极的第一气体的计量比以及电池包串联的数量确定。

35、可选地，所述检测系统包括放电控制模块；

36、在所述气体一致性确定模块根据所述恒电流放电电压确定所述燃料电池所输入的气体分配的一致性之后，调用所述放电控制模块以及所述气体输入模块：

37、所述放电控制模块用于控制所述燃料电池停止对外放电；

38、所述气体输入模块还用于持续对所述阳极通入氢气，对所述阴极通入惰性气体，直至所有电池包的恒电流放电电压小于第二预设电压。

39、可选地，所述阳极通入的氢气的压强大于通入所述阴极通入第一气体的压强；

40、和/或，所述氢气的相对湿度或者所述第一气体的相对湿度小于预设相对湿度阈值；

41、和/或，所述第一预设恒电流密度小于或等于200ma/cm2；

42、和/或，所述第二预设恒电流密度的范围为500-1000ma/cm2。

43、在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

44、本发明的积极进步效果在于：

45、通过对燃料电池进行大气量(即阳极按照第一气流量通入氢气，对阴极按照第二气流量通入第一气体)低载荷(即维持在第一电流密度)，保持预设时间段后获取各电池包对应的电压，根据电压的分布情况就可以确定所述燃料电池气体分配的一致性，电堆的后续运行得到保障。

技术特征：

1.一种燃料电池的检测方法，其特征在于，所述燃料电池包括至少两个串联的电池包；

2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述根据所述恒电流放电电压确定所述燃料电池所输入的气体分配的一致性的步骤具体包括：

3.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述第一气流量根据所述第二预设恒电流密度、通入所述阳极的氢气的计量比以及电池包串联的数量确定；

4.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述根据所述恒电流放电电压确定所述燃料电池所输入的气体分配的一致性的步骤之后，包括步骤：

5.如权利要求1-4中任一项所述的检测方法，其特征在于，所述阳极通入的氢气的压强大于通入所述阴极通入第一气体的压强；

6.一种燃料电池的检测系统，其特征在于，所述燃料电池包括至少两个串联的电池包；

7.如权利要求6所述的检测系统，其特征在于，所述电压确定模块用于确定低于第一预设电压值的恒电流放电电压所对应的电池包为目标电池包；

8.如权利要求6所述的检测系统，其特征在于，所述第一气流量根据所述第二预设恒电流密度、通入所述阳极的氢气的计量比以及电池包串联的数量确定；

9.如权利要求6所述的检测系统，其特征在于，所述检测系统包括放电控制模块；

10.如权利要求6-9中任一项所述的检测系统，其特征在于，所述阳极通入的氢气的压强大于通入所述阴极通入第一气体的压强；

技术总结
本发明公开了一种燃料电池的检测方法、检测系统。燃料电池包括至少两个串联的电池包，检测方法包括：对燃料电池的阳极按照第一气流量通入氢气，对燃料电池的阴极按照第二气流量通入包括氧气的第一气体，并将燃料电池的放电电流密度维持在第一预设恒电流密度，在预设时间段后，确定每个电池包的恒电流放电电压，根据恒电流放电电压确定燃料电池所输入的气体分配的一致性。对燃料电池的阳极按照第一气流量通入氢气，对燃料电池的阴极按照第二气流量通入包括氧气的第一气体，并将燃料电池的放电电流密度维持在第一预设恒电流密度，持续预设时间段，获取各电池包对应的电压，根据电压就可以确定燃料电池气体分配的一致性，电堆的后续运行得到保障。

技术研发人员：李洋,王宝云,李严涛,张智慧
受保护的技术使用者：上海清志新能源技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22