[发明专利]能量转换装置的性能损失测定方法及装置

说明书

本公开涉及能量转换器技术领域，尤其涉及一种可用于电化学能量转换装置的内部部件的性能损失测定方法及装置，该方法包括：测量所述能量转换装置内部部件的实际电压；根据测量的实际电压计算所述内部部件的实际电阻值，和/或根据测量的多个实际电压获得所述内部部件的电压变化曲线；对比所述内部部件的实际电阻值和额定电阻值，和/或，根据所述电压变化曲线获得实际电压的变化量，确定所述内部部件的性能损失。本公开实施例提供的一种能量转换装置的性能损失测定方法及装置，通过测量能量转换装置内部部件的电压，可直接获取所需测量或监测的内部部件的电压损失，以简单、快捷和低成本的测定方式获得可靠、稳定的测定结果。

技术领域

本公开涉及能量转换器技术领域，尤其涉及一种可用于电化学能量转换装置的内部部件的性能损失测定方法及装置。

背景技术

随着世界能源消耗的日益快速增长和传统化石能源的限制及缺点，新能源方向是人类社会未来的一个发展重点，而由于各种新能源的间歇性和不稳定性等特点，其大规模并网及应用需要配套以大量的高效能源转换装置。其中，电化学能源转换装置具有效率较高、安全性较好、稳定性强、成本较低、技术先进等优势，吸引了大量学者和科研机构的关注和研究。

以氢能为核心的电解池制氢和燃料电池用氢技术已经得到快速的发展。氢能具有能量密度大、使用环保无污染等优点，通过质子交换膜燃料电池将氢气直接高效地转换为电能的效益远远高过诸多内燃机。但是，地球上并不天然存在大量可利用的氢气分子，氢气必须要通过人工反应制得。通过利用水电解池结合可再生能源冗余能量的绿氢生产，是未来能源载体的主要发展方向之一。同时，为了实现绿色生产和可持续发展战略的目标，二氧化碳还原以及合成氨电解池近年来也得到广泛的研究。而这些电化学能量转换装置都面临着如何进一步提升性能、延长寿命和稳定性、降低成本等关键问题。

发明内容

为解决现有技术中存在的至少以上技术问题，本公开实施例提供了一种能量转换装置的性能损失测定方法及装置。

本公开实施例一方面提供一种能量转换装置性能损失的测定方法，所述方法包括：测量所述能量转换装置内部部件的实际电压；根据测量得到的所述实际电压计算所述内部部件的实际电阻值，和/或根据测量得到的多个实际电压获得所述内部部件的电压变化曲线；对比所述内部部件的所述实际电阻值和额定电阻值，和/或，根据所述电压变化曲线获得所述实际电压的变化量，确定所述内部部件的性能损失。

在一些实施例中，测量所述能量转换装置内部部件的实际电压包括；通过设置在所述能量转换装置内部的电压测量结构测量所述内部部件的实际电压。

在一些实施例中，测量所述能量转换装置内部部件的实际电压还包括：对所述内部部件的实际电压进行原位监测。

在一些实施例中，所述原位监测包括：实时监测所述内部部件的实际电压；和/或根据预设的监测时间，周期性重复监测所述内部部件的实际电压；或者根据预设的间隔时间，间断性监测所述内部部件的实际电压。

在一些实施例中，所述能量转换装置包括：水电解池及电堆、燃料电池及电堆、二氧化碳还原电解池及电堆和合成氨/氮还原器件及电堆中的一种或多种。

本公开实施例另一方面提供一种能量转换装置性能损失的测定装置，所述能量转换装置的部件包括膜电极组件，所述膜电极组件包括第一质子交换膜及位于所述第一质子交换膜两侧的阳极电极和阴极电极；所述阳极电极远离所述第一质子交换膜的一侧设有阳极传输层，所述阴极电极远离所述第一质子交换膜的一侧设有阴极传输层，其中，所述阳极传输层与所述阳极电极之间、所述阴极传输层与所述阴极电极之间分别设有电压测量结构。

在一些实施例中，所述阳极电极与所述第一质子交换膜之间、所述阴极电极与所述第一质子交换膜之间还分别设有电压测量结构。