[发明专利]燃料电池多方位在线诊断平台

说明书

本发明涉及一种燃料电池空间信息分布测试系统及多方位在线诊断平台，其中分布测试系统包括单通道电流传感器、多通道电流传感器、PXI数据收集处理中心、电子负载和单电池测试平台；燃料电池堆中的隔断电池与单通道电流传感器一一对应连接，各个单通道电流传感器集中接入多通道电流传感器，多通道电流传感器与PXI数据收集处理中心连接，PXI数据收集处理中心与电子负载连接；单电池测试平台同步分析PXI数据收集处理中心输入的控制信号，并根据控制信号进行原位检测分析。本发明不仅可以给出电堆整体信息，还可原位多线程获取电池内部电化学反应、传质以及内阻变化等信息，从而准确给出电堆及隔断电池内部信息的实时变化情况。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种燃料电池多方位在线诊断平台。

背景技术

质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Menmbrane Fuel Cell,PEMFC)是一种具有广阔应用前景的发电装置，其可以不经过燃烧而直接将化学能转换为电能，其能量的产出过程不受卡诺循环限制，其理论能量转化率可高达85％～90％。此外，其产能过程具有优异的连续性且环境友好，即只要保证外部燃料供给，电池即可进行连续发电，且整个过程不产生氮氧化物和硫氧化物，因此必将在今后的能源体系中占据重要的位置。

PEMFC技术目前在国际上已趋于成熟并已经进行了一定的商业化推广，如丰田Mirai、本田ClarityFCV等均采用PEMFC作为供电系统。在我国，PEMFC性能比肩到国际先进水平，但是电池寿命仍存在较大的提升空间，其已经成为制约我国PEMFC进行产业化推广的瓶颈问题。

PEMFC电堆由多个单体电池/隔断电池以串联方式层叠组合而成，其性能和效率受电池温度、水管理、操作压力、反应物加湿、气体流量和硬件设计等诸多因素的影响。这些主要影响因素会引起电池内部产生活化极化、欧姆极化以及传质极化，其产生原因分别对应着催化剂活性下降、薄膜以及电池原件电阻升高以及反应物在电极中的传输受阻。运用精密分析手段对电堆及单电池的性能以及主要衰减机制进行诊断方可有针对性地对电池电堆进行优化，其对提高PEMFC的寿命有着至关重要的意义。此外，电池的性能衰减是在线过程，只有对电池信号进行原位检测才能够实时对电池内部的理化变化进行准确判断，并克服离线分析检测手段的滞后性、破坏性、信息量小、准确性低等各种缺点。

目前，燃料电池分析评价测试系统的开发已得到国外诸多公司的重视，包括TesSol(美国)、Morphic Technologies(瑞典)、Fuel Cell Technologies(美国)、Scribner(美国)、Green Light(加拿大)、Arbin(美国)、Electro-Chem(美国)等公司已开发出成熟的测试系统。但目前的燃料电池分析测试系统仅能够给出电流-电压曲线和电堆整体信息，无法实现对电堆以及隔断电池的原位检测，难以准确给出电池内部信息的实时变化情况以及对电池性能衰减机理的深入解析。理想的PEMFC分析诊断系统应实现在线获取电池过程的准确电化学反应、物质传递、电子传输和电池各部件衰减的动态信息，实现对电池衰减机理的准确认知和深入剖析。

发明内容

基于此，有必要针对目前的燃料电池分析测试系统仅能够给出电流-电压曲线和电堆整体信息，无法实现对电堆以及隔断电池的原位检测，难以准确给出电池内部信息的实时变化情况以及对电池性能衰减机理的深入解析的问题，提供一种燃料电池多方位在线诊断平台。

为解决上述问题，本发明采取如下的技术方案：

一种燃料电池多方位在线诊断平台，包括硬件在环式的多通道燃料电池空间信息分布测试系统，还包括物料供给系统、温度控制系统、数据采集和控制系统以及安全保障系统；

所述物料供给系统用于在所述数据采集和控制系统的反馈调节下控制进入燃料电池堆的燃料、氧气和水的压力以及流量；

所述温度控制系统用于在所述数据采集和控制系统的反馈调节下控制进入所述燃料电池堆的燃料、氧气和水的温度以及燃料、氧气的湿度；