[发明专利]一种估算电堆设计一致性的方法

说明书

本发明公开了一种估算电堆设计一致性的方法，涉及燃料电池技术领域；为了解决检测过程繁琐的问题；具体包括以下步骤：将膜电极组装电堆按照标准流程进行充分活化后，作极化曲线测试，获取操作电流下的电压巡检信息；对电堆中单节的电压巡检信息进行分组处理；根据得到的电压分组信息，估算膜电极制造过程引起的一致性变差；根据计算的制造一致性变差，计算电堆设计结构导致的一致性；所述测试的环境温度为40℃～65℃；所述将膜电极组装电堆的具体操作为：根据设计结构将膜电极与双极板电堆组件组装成电堆。本发明根据计算的制造一致性变差将设计导致的不均一性计算出来，从而精准评估电堆设计结构导致的一致性的数值。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种估算电堆设计一致性的方法。

背景技术

目前车用质子交换膜燃料电池电堆的功率普遍在100kW左右，通常由300～500片的膜电极与双极板组成，影响其输出性能的关键在于电堆的一致性。电堆的一致性通常指的是在操作电流下单片电压的发散状态，若单片电压的均一性好，其极限电流越高。但是在电堆的运行过程中，影响其均一性的变差通常由两个主要因素决定，一个是由于电堆设计结构不合理导致的，由于电堆为多节串联结构进气，每个单片之间的温度、压力、流量会有微小的差异，这会导致电堆的单片电压不尽相同。同时膜电极在制造、转运、组装过程中也会引起差异，导致在相同的操作条件下仍然存在着电压差异。

经检索，中国专利申请号为CN201410779579.6的专利，公开了一种质子交换膜燃料电池电堆流体分配一致性的检测方法，一质子交换膜燃料电池电堆，由2节以上的依次堆叠的单电池组成；所述质子交换膜燃料电池电堆包括一阳极入口和一阴极入口，于所述质子交换膜燃料电池电堆阳极入口或阴极入口通入氢气同惰性气体的混合气，并在质子交换膜燃料电池电堆各单电池两极间施加同一用于氢气氧化的电压。上述专利中的质子交换膜燃料电池电堆流体分配一致性的检测方法存在以下不足：检测过程繁琐，且无法保证电堆内每一节电池操作条件的一致。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种估算电堆设计一致性的方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种估算电堆设计一致性的方法，包括以下步骤：

S1：将膜电极组装电堆按照标准流程进行充分活化后，作极化曲线测试，获取操作电流下的电压巡检信息；

S2：对电堆中单节的电压巡检信息进行分组处理；

S3：根据得到的电压分组信息，估算膜电极制造过程引起的一致性变差；

S4：根据计算的制造一致性变差，计算电堆设计结构导致的一致性；

所述测试的环境温度为40℃～65℃；

所述将膜电极组装电堆的具体操作为：根据设计结构将膜电极与双极板电堆组件组装成电堆。

优选地：所述操作电流为电堆的额定电流I，额定电流I为100～800A之间。

优选地：所述电压巡检信息包括V₁，V₂，V₃……V_k-2，V_k-1，V_k，V_j为电堆中第j节的电压信息，k为电堆节数，电堆节数为60～600之间。

优选地：所述获取操作电流下的电压巡检信息的操作之后，还包括根据电压巡检信息计算整体的电堆一致性σ，整体电堆一致性σ的计算公式如下：

优选地：所述对电堆中单节的电压巡检信息进行分组处理，具体操作为：将膜电极的电压巡检信息分为n组，其中每组电压信息的描述如下：