一种质子交换膜燃料电池快速下线活化方法与流程

本发明属于燃料电池，尤其涉及一种质子交换膜燃料电池快速下线活化方法。

背景技术：

1、燃料电池具有高效、低污染、环保等优点，逐渐应用于各个领域，例如，在交通运输领域燃料电池汽车因其零排放、高效节能、快速加注等特点成为新的宠儿；在航空航天等领域，燃料电池也有着巨大的应用潜力。

2、燃料电池在正式投入使用前，必须对膜电极组件进行活化，通常认为活化的过程包括质子交换膜的增湿，膜电极内部水、质子、电子、气体通道的建立，催化剂形貌的优化及活性位点的暴露，初装燃料电池电堆通过活化工艺，性能会逐步提升，并逐渐达到稳定。传统的电堆活化需要几小时至十几小时，耗时长，耗氢多。

技术实现思路

1、本发明针对现有的燃料电池电堆活化时间长的技术问题，提出一种预活化和双氢活化相结合，活化效率高的质子交换膜燃料电池快速下线活化方法。

2、为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种质子交换膜燃料电池快速下线活化方法，包括如下步骤：

4、(1)配制0-0.1mol/l的稀二元羧酸溶液，室温下将膜电极浸泡在稀二元羧酸溶液内3-10分钟后取出，浸入去离子水中，反复漂洗3-5次后取出，立即组装成电堆；

5、(2)将组装好的电堆进行气密性检查，检查合格后与测试台架连接，测试台供氢管路与电堆氢气入口相连，电堆氢气出口与电堆空气入口连接，电堆空气出口与测试台氢气出口连接，并将电源正负极与电堆集流板相连；

6、(3)向电堆通入相对湿度65-100％的湿氮气，流量5-10nlpm，维持2-3分钟确保完全排出电堆内部的氧气；随后向电堆内通入相对湿度65-100％的氢气，流量5-10nlpm，维持2-3分钟，确保电堆内部全部为氢气；

7、(4)利用直流电源向电堆施加恒定电流，持续3-10分钟后关闭电源，等待1-2分钟；

8、(5)重复步骤(4)直至电压保持稳定；将水腔、氢腔和空腔背压降为0，用湿氮气吹扫1-5分钟，完成活化。

9、作为优选，步骤(1)中稀二元羧酸为乙酸或乙酸与其他二元羧酸的混合溶液。

10、作为优选，步骤(4)中电堆冷却水温度为68℃-82℃，冷却水流量2-4lpm，背压100kpa-150kpa。

11、作为优选，施加电流值为160ma/cm2-350 ma/cm2，且每轮电流值较上一轮升高30ma/cm2-100 ma/cm2。

12、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

13、本发明将预活化过程和双氢活化过程相结合，预活化过程采用稀酸溶液浸泡、去离子水漂洗等工艺，有利于催化剂活性位点的暴露及质子交换膜的湿润，双氢活化活化效率高，氢气消耗量少。两种活化方式有利于充分发挥各自优势，提升活化效率，能有效缩短活化时间，减少氢气消耗。

技术特征：

1.一种质子交换膜燃料电池快速下线活化方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池快速下线活化方法，其特征在于：步骤(1)中稀二元羧酸为乙酸或乙酸与其他二元羧酸的混合溶液。

3.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池快速下线活化方法，其特征在于：步骤(4)中电堆冷却水温度为68℃-82℃，冷却水流量2-4lpm，背压100kpa-150kpa。

4.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池快速下线活化方法，其特征在于：施加电流值为160ma/cm2-350 ma/cm2，且每轮电流值较上一轮升高30ma/cm2-100 ma/cm2。

技术总结
本发明提出一种质子交换膜燃料电池快速下线活化方法，包括酸液浸泡预活化、气密性检查、连接测试台架、双氢活化等步骤。本发明将预活化过程和双氢活化过程相结合，预活化过程有利于催化剂活性位点的暴露及质子交换膜的湿润，双氢活化活化效率高，氢气消耗量少。两种活化方式有利于充分发挥各自优势，提升活化效率，能有效缩短活化时间，减少氢气消耗。

技术研发人员：朱维,谢佳平,纪晓阳,沈军
受保护的技术使用者：海卓动力（青岛）能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16