[发明专利]一种燃料电池电堆的快速活化方法

说明书

本发明涉及一种燃料电池电堆的快速活化方法，该方法包括以下步骤：(1)将电子负载的电流密度拉载至第一电流密度，并恒流运行一段时间；(2)选取若干个电流密度，并将电子负载的电流密度从低到高依次拉载至选定的电流密度，并分别在每个电流密度下使电堆阴极缺氧放电；(3)将电子负载的电流密度拉载至第二电流密度，恒流运行一段时间；(4)观察电堆电压是否稳定，若电压不稳定，则重复步骤(2)、(3)，直至电压稳定，即电堆活化完成。在第一电流密度恒流阶段使MEA吸水湿润；阴极缺氧放电是利用氢泵效应打通质子交换膜的质子和气体传输通道。与现有技术相比，本发明方法活化电堆的效率较高，活化时间缩短至1小时内，耗氢量较低。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，涉及一种燃料电池电堆的快速活化方法。

背景技术

氢燃料电池是一种不经过燃烧过程直接以电化学反应方式将燃料氢气和氧化剂中的化学能直接转化为电能的高效发电装置，是继水力发电、火力发电、化学发电之后第四种发电方式，燃料电池可以持续发电，且生成物主要是水，基本上不排放有害气体，因此更加清洁环保，燃料电池拥有很多优势，由于其没有传统热机卡诺循环的限制，具有远高于内燃机30％-35％的能源转换效率，燃料电池最高能效转化率超过60％，且具备污染低、无机械震动、噪音低、能适应不同功率要求、可连续性发电、可靠性高等优势性能。

目前，现有燃料电池电堆的活化方法普遍是在电池堆的阴阳极通气后，在恒流模式下对电堆进行加载电流，通过在高电流条件下的长时间运行达到活化的目的。但是采用该方式对燃料电池电堆进行活化时，高电流的运行不仅增加了燃料氢气的消耗，长时间的活性运行也增加了活化运行成本。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种燃料电池电堆的快速活化方法，以克服现有技术中燃料电池电堆活化时间较长或燃料氢气消耗较大等缺陷。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种燃料电池电堆的快速活化方法，包括以下步骤：

(1)在电堆的阳极、阴极分别通入氢气、空气，将电子负载的电流密度拉载至第一电流密度，并恒流运行一段时间；

(2)选取若干个电流密度，并将电子负载的电流密度从低到高依次拉载至选定的电流密度，并分别在每个电流密度下，使电堆阴极缺氧放电，缺氧放电操作过程具体为：

在恒流模式下降低阴极化学计量比，然后运行至电堆单节燃料电池的电压降至设定值，再立即将阳极/阴极化学计量比恢复为初始值，并继续恒流运行直至电压稳定；

(3)将电子负载的电流密度拉载至第二电流密度，恒流运行一段时间；

(4)观察电堆电压是否稳定，若电压不稳定，则重复步骤(2)、(3)，直至电压稳定；若电压稳定则说明电堆活化完成。

进一步的，步骤(1)中，第一电流密度为300-700mA/cm²，恒流运行的时间为5～15min。

进一步的，步骤(1)中，阳极、阴极的露点温度分别为50-60℃、60-70℃，电堆温度为70-75℃。

进一步的，步骤(1)中，通入阳极、阴极的气体压强分别为50-100kPa、40-80kPa。

进一步的，步骤(2)中，选取3-5个电流密度，且选取的电流密度为300-1000mA/cm²。

进一步的，步骤(2)中，阳极/阴极化学计量比的初始值为1.5：2.5，降低阴极化学计量比后的阳极/阴极化学计量比为1.5：(0.5-1.0)。

进一步的，步骤(2)中，所述设定值为0.05-0.2V。

进一步的，步骤(2)中，每个电流密度下重复缺氧放电操作过程3-5次。