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燃料电池电堆测试的目的是什么？
燃料电池电堆的测试可以有多种目的。
- 燃料电池组件和材料（催化剂、膜、气体扩散层等）的表征，以找到有效催化剂表面积（ECSA）、颗粒尺寸/粗糙度因子等。
- 确定模型输入的小规模参数（传递系数/alpha-n、经验速率常数/ko、反应级数/g 等）。
- 性能测试（从空载（OCV/开路电压）到满载（最大电流密度）的极化曲线）。
- 鲁棒性测试——在冷却（预热）、低温（零下）或高温条件下运行电堆，或在污染或其他非标准条件下（干燥、淹没等）运行。
- 驱动循环测试——确定电堆在给定驱动循环（负载曲线、降解、特定应用）下的表现。
通常在哪个开发阶段进行哪种类型的测试？
- 在概念阶段，主要进行材料表征的小规模测试。
- 在原型阶段，使用短堆（10 节或 20 节电堆）进行性能测试和鲁棒性测试。
- 在更成熟的样品阶段，测试全尺寸电堆以进行驱动循环操作、设计验证/验证以及客户特定测试（针对特定应用）。
AVL Fuel Cell Canada 的燃料电池电堆测试实验室
燃料电池电堆测试中通常测试哪些标准？
燃料电池电堆测试的一般输出数据包括：
- 全负载范围内的平均电池电压（ACV）（极化曲线）。
- 敏感性结果（压力、温度、相对湿度、化学计量比等的变化）。
- 降解（微伏/电池/小时）。
- 参数（ECSA、alpha-n、ko、g 等）。
什么是加速应力测试（ASTs）？
- 目的：以加速方式对电堆施加应力，以减少总测试时间。
- 测试方法：多种（例如 OCV 测试、启动/关闭循环、在高温/干燥条件下运行等）。
- 所需设备：燃料电池测试站。
什么是生命周期测试（LCTs）？
- 目的：模拟真实驱动循环，对电堆施加实际应力以进行寿命估计。
- 测试方法：需要从应用中获取真实数据以应用于电堆（负载循环、功率曲线、环境条件等）。
- 所需设备：具有可编程负载循环能力的燃料电池测试站。
什么是设计验证计划与报告（DVP&R）？
- 目的：验证（并核实）电堆设计。
- 测试方法：一系列完整的测试，以证明电堆满足所有要求。
- 所需设备：测试站（ASTs/LCTs）、冷冻室、振动台等。
什么是低温启动（FSU）测试（-30°C）？
- 目的：测试电堆在零下温度下启动和运行的能力。
- 测试方法：使用特定的 FSU 协议（包括系统和电堆吹扫）进行 FSU 电堆测试。
- 所需设备：燃料电池测试站和冷冻室。
什么是冻融测试？
- 目的：检查电堆中水的冻结和融化效果（非运行状态）。
- 测试方法：在冷冻条件和环境条件之间循环电堆。
- 所需设备：冷冻室。
什么是小规模表征？
- 目的：小规模样品（10 – 50 cm² 活性面积）的材料和参数表征。
- 测试方法：循环伏安法/CV、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、能量色散 X 射线光谱（EDS/EDX）、聚焦离子束（FIB）、0.9V 无 iR 电池电压等。
- 所需设备：小规模测试站、SEM、TEM、EDX/EDX、FIB。
什么是单电池测试？
- 目的：单电池性能和表征。
- 测试方法：测试一个单元电池（全尺寸）以确定燃料电池电堆效率。
- 所需设备：单电池或短堆测试站。
什么是短堆测试？
- 目的：运行 10 节或 20 节电堆（极化曲线、ASTs、LCTs、敏感性测试等）。
- 测试方法：运行与全尺寸电堆相同的测试，但使用短堆（特别是如果需要降解或破坏性测试，使用短堆仅出于成本原因）。
- 所需设备：短堆测试站。
什么是全尺寸电堆测试？
- 目的：运行全尺寸电堆（50-500+ 节电池）以进行表征、验证、验证。可以检查头部效应、倾斜/倾角以及其他在短堆测试中无法进行的因素。
- 测试方法：在指定条件下在测试站上运行全尺寸模块。
- 所需设备：全尺寸电堆测试站（50-150+ kW）。
什么是泄漏测试？
- 目的：确定电堆是否有任何燃料/Fx（氢气）、氧化剂/Ox（空气）或冷却剂/Cx（去离子水或水-乙二醇）泄漏。
- 测试方法：单独测试每个回路（总外部泄漏、Fx 外部泄漏、Ox 外部泄漏、Cx 外部泄漏、Fx->Ox 内部泄漏、Fx->Cx 内部泄漏、Ox->Cx 内部泄漏）。
- 所需设备：泄漏测试站。
什么是启动/关闭测试中的降压测试？
- 目的：确定电池（或多个电池）是否泄漏、短路或其他损坏。
- 测试方法：使用电池电压监测系统（CVM）监测电池从运行到零电压的降压过程。
- 所需设备：具有 CVM 记录功能的测试站。
什么是降解测试？
- 目的：运行特定测试（AST、LCT 等）并确定电堆的性能降解。可能是长时间测试以全面表征降解。
- 测试方法：运行指定条件并监测电堆电压以及电池电压随时间的变化。
- 所需设备：具有CVM记录功能的电堆测试站。
什么是离位测试？
- 目的：离位测试是在燃料电池电堆外部检查较小样品。
- 测试方法：可以是任何实验室方法（光学、SEM、TEM、EDS/EDX、FIB 等）。
- 所需设备：进行指定测试的实验室设备。
什么是电堆与电池基准测试？
- 目的：基准测试是将一个电堆与另一个电堆（或一个制造商与另一个制造商）进行比较。
- 测试方法：在相同条件下运行两个（或多个）电堆以进行比较。
- 所需设备：燃料电池电堆测试站。
操作环境如何影响所执行的测试类型以及燃料电池电堆需要满足的要求？
燃料电池电堆技术的不同应用具有不同的操作环境。破冰船中的电堆可能需要应对零下条件和剧烈的冲击与振动。沙漠越野车中的电堆可能需要应对高温和灰尘侵入。每个应用中使用的燃料电池组件和材料必须在各自的环境条件下进行测试。
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哪些是推荐的最新燃料电池电堆测试的行业标准？
燃料电池技术的每个应用都有其必须遵守的一套行业标准。一些行业已经拥有先进的燃料电池标准（汽车行业），而其他行业则是燃料电池的新手，标准很少（船舶行业）。每个不同地区也有其需要认证的标准（例如欧洲、北美、日本、中国等）。
内容由AVL Fuel Cell Canada 提供
AVL Fuel Cell Canada 为所有应用（包括汽车、重载和船舶）进行尖端的质子交换膜（PEM）燃料电池开发。我们利用顶级燃料电池专家的知识为客户服务。我们与领先的原始设备制造商（OEM）合作，目标是开发或改进 PEM 燃料电池电堆设计。我们提供符合国际测试标准的最新 PEM 燃料电池测试服务，包括性能、降解和表征测试。
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最后更新：2023 年 1 月 15 日