聚合物电解质燃料电池评估装置的工作原理和产品特性

工作原理

• PEMFC 主要依赖一种特殊的聚合物膜，其表面涂有高分散的催化剂颗粒，形成膜电极组件（MEA）。
• 当氢气作为燃料进入阳极时，在催化剂的作用下，氢气分子被氧化为质子（H⁺）和电子（e⁻）。
• 质子通过 PEM 向阴极移动，而电子则通过外部电路流向阴极，形成电流。
• 在阴极，氧气作为氧化剂，在催化剂的作用下与质子和电子结合生成水，完成电化学反应。

技术参数

测试项目

• 零下贮存试验：评估电池在低温下的贮存性能。
• 零下启动试验：测试电池在低温下的启动性能。
• 湿度循环试验：模拟不同湿度环境对电池性能的影响。

试验设备

• 涉氢环境舱：用于提供安全的氢气测试环境。

测量仪器精度

• 仪器精度：根据不同的测量参数，仪器精度有所不同。例如，气体流量测量的精度可达到 ±1% 读数或 ±0.1% 满量程，压力测量精度可达到 ±0.5% 满量程，温度测量精度可达到 ±0.5℃。

双极板涂层和材料因素的影响

• 双极板涂层：不同的涂层材料和工艺对电池性能有显著影响。例如，采用特定的涂层可以提高双极板的导电性、耐腐蚀性和气体扩散性能，从而改善电池的整体性能和寿命。
• 双极板材料：材料的选择同样关键。例如，使用高性能的金属材料或复合材料，可以增强双极板的机械强度和耐久性，同时减少材料对电池性能的负面影响，如降低接触电阻、提高热导率等，进而提升电池的工作效率和稳定性。

测试台控制允许的最大误差

• 输入试验：对测试台的控制精度有明确要求，以确保测试结果的准确性。例如，测试台的温度控制精度可达到 ±1℃，气体流量控制精度可达到 ±2% 设定值，压力控制精度可达到 ±0.5% 满量程。

电池组成

• 膜电极组件（MEA）：包括催化剂层、质子交换膜和气体扩散层，是电池的核心部分，直接影响电池的性能和效率。
• 密封件：用于保证电池的气密性，防止气体泄漏。
• 流场板：引导气体在电池内部的分布，确保气体与电极的良好接触。
• 电流集流体：收集和传导电流。
• 夹持端板（端板）：用于固定电池组件。
• 紧固件：确保电池组件的紧密连接。
• 温控装置：维持电池在适宜的工作温度范围内。

测试平台

• 必要设备：包括电源、负载、气体供应系统、水管理系统、数据采集系统等，以满足电池测试的各种需求。
• 示意图：提供了测试平台的结构示意图，帮助用户了解设备的布局和连接方式。
• 测试台控制允许的最大误差（输入试验）：对测试台的控制精度有明确要求，以确保测试结果的准确性。例如，测试台的温度控制精度可达到 ±1℃，气体流量控制精度可达到 ±2% 设定值，压力控制精度可达到 ±0.5% 满量程。

测量

• 仪器精度：根据不同的测量参数，仪器精度有所不同。例如，气体流量测量的精度可达到 ±1% 读数或 ±0.1% 满量程，压力测量精度可达到 ±0.5% 满量程，温度测量精度可达到 ±0.5℃。
• 测量仪器和测量方法：规定了测量仪器的类型、精度和校准要求，以及具体的测量方法，如电化学阻抗谱、循环伏安法等。
• 测量单位：明确了各项测量参数的单位，确保数据的一致性和可比性。

气体组成

• 燃料组成：通常为高纯氢气，纯度可达 99.99% 以上，可含有少量的杂质气体，如 CO、CO₂、H₂O 等，但杂质含量需控制在一定范围内，以避免对电池性能产生不良影响。
• 氧化剂组成：一般为空气或纯氧，氧气纯度可根据测试需求进行调整。

试验准备

• 标准试验条件：规定了试验的标准环境条件，如温度、湿度、压力等，以及电池的初始状态要求。
• 环境条件：对试验环境的温度、湿度、气流等条件进行规范，以确保试验结果的可重复性和可靠性。
• 数据采集频率：根据不同的测试项目和要求，设定合适的数据采集频率，以获取准确的试验数据。
• 可重复性和再现性：明确了试验的可重复性和再现性要求，确保不同次试验结果的一致性和可靠性。
• 试验样品数量：规定了试验所需的电池样品数量，以满足统计分析的要求。
• 惰性气体或测试气体进行气路气密性检查：在试验前，使用惰性气体或测试气体对气路系统进行气密性检查，确保气体系统的密封性。
• 初始活化和稳态检查：对电池进行初始活化处理，使其达到稳定的工作状态，并进行稳态性能检查，以确保电池的正常运行。
• 关机：规定了试验结束后的关机程序，以确保电池的安全停机。
• 再活化：在电池长时间停机后，需要进行再活化处理，以恢复电池的性能。

产品特点

• 高精度测量：先进的传感器和测量技术确保数据的高精度和高可靠性，为电池性能评估提供准确依据。
• 多样化测试功能：具备丰富的测试功能，可进行多种试验项目，全面评估电池性能。如能测量电池的电流-电压特性（极化曲线）、进行循环和线性扫描伏安法测试、开展电化学阻抗谱分析等，从而深入了解电池在不同条件下的运行状态和性能变化。
• 严格的安全标准：遵循严格的国内和国际安全标准，如 GB/T 28817-2022，确保设备操作安全可靠，保障操作人员和设备的安全。
• 实时数据采集与分析：强大的数据采集系统能够实时记录和分析测试数据，提供详细的性能报告和数据图表，帮助用户快速了解电池性能和优化设计。通过及时的数据反馈，用户可以迅速对电池的设计和运行参数进行调整，以提升电池的性能和效率。
• 灵活的配置选项：可根据不同的测试需求进行灵活配置，满足各种研究和开发要求。用户可以根据具体的实验需要，选择不同的测试模块、传感器和配件，构建适合自己的测试平台，从而实现对不同类型和规格的聚合物电解质燃料电池的全面评估。