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PEM燃料电池短堆测试解决方案

产品介绍

在燃料电池短堆开发及生产过程中,需要对其性能、耐久性和一致性进行测试评价,参考标准一般有GB/T 38914-2020《车用质子交换膜燃料电池堆使用寿命测试评价方法》、GB/T 31035-2014《质子交换膜燃料电池电堆低温特性试验方法》。FCTS-S燃料电池短堆测试台功率可覆盖500W-60kW,同时兼容国内外主流电化学工作站的接口及协议集成,并通过插件方式实现客户已有电化学仪器的升级集成支持,满足电化学及交流阻抗测试能力。

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  • 抗反极测试

燃料电池电堆内某一片或多片电极的燃料(氢气)或氧化剂(空气)供应不足时,容易出现阳极电极电势比阴极电势高的情况,即这些片电池电压为负值,这就是燃料电池反极现象。在反极过程为了维持电荷平衡,阳极催化层中的其他化学物质会发生氧化反应,向阴极提供质子和电子,典型过程为水电解和碳腐蚀,最终单池电压可低至-2V左右。

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反极过程会对催化剂碳载体产生不可逆的影响,一般可通过阳极催化层添加IrO2等氧析出催化剂等提高材料的抗反极能力,所以抗反极测试是催化剂等材料开发的必要过程。一般在测试设备的电子负载回路中串入电压源或采用功放类型负载实现Ⅰ和Ⅳ象限工作能力,可选配该类型的电子负载,同时通过强大的软件脚本编辑功能实现反极测试过程中的状态判读,及时停止反极过程。

  • 大电流下EIS阻抗测试

燃料电池电堆工作过程中涉及复杂的电化学和流体力学耦合问题和极化现象,如电化学极化、活化极化、传质极化的出现是影响电堆性能的关键因素。通过一定振幅、不同频率的电流信号激励,提取电堆的电压反馈,获得的电化学阻抗谱(EIS)可以区分电堆中不同的极化过程,进而对相应的材料、结构或者操作条件进行优化,提升电堆性能,为电堆的开发提供改进方向。

短堆测试过程中单片阻抗检测极具价值但具有一定难度,因为单片电压低,一般仅为0.7V左右,同时电压波动幅度仅有几十毫伏。
Kewell基于大量测试基础上开发发DS-600,采用更高位数、更高精度的数采模块,实现单片阻抗的检测,其可与测试台进行软硬件和数据集成,实现安全逻辑与台架之间的联动。为短堆开发提供强有力手段。
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  • 低温冷启动测试

低温冷启动是指在低温(0℃以下)环境下充分浸车(不低于12h)之后,在低温环境下进行起动并运行至正常工作温度。

通过将环境箱和测试台结合,不仅可完成燃料电池的低温冷启动性能研究,如电堆的启动策略、最低启动温度和启动时间等,还可兼容燃料电池常温下的性能测试。

Kewell燃料电池测试台与环境箱集成方面拥有成熟的开发设计经验,主要包括燃料电池电堆测试台、环境试验箱、连接管路单元、冷却液小循环、人机操作单元、安全保护单元等部件。测试台与环境仓软件安全功能集成联动,可在上位机上所有参数设置控制,硬件上测试系统与环境试验箱高度集成,可直接上堆进行测试,并且可实现大小循环的无缝切换。
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