何为电解槽测试台？其与全栈测试装置或量产级系统的区别何在？
电解槽测试台是用于研究电流驱动氢气（H₂）与氧气（O₂）制备的专用实验装置。其规模可涵盖单个电解槽单元至全尺寸电解槽栈。其核心目标是在高度模拟实际运行环境的条件下评估并优化电解槽单元/堆栈的性能。为此，测试台可在保持其他条件恒定的前提下，对压力、温度、浓度及反应物等关键参数进行可控变量调节。这种设计使研究人员能够系统性地探究因果关系并积累针对性技术知识，尤其能用于测试不同材料、组件设计及运行策略。
根据研究重点，测试台既可服务于研发目的（仅产出少量氢气），也可针对工业验证需求定制——在接近生产条件下生成更大规模的氢氧气流。
相较于追求效率与产出的全堆栈或生产级系统，测试台更注重灵活性、模块化及诊断可达性。这使其成为早期创新和组件级验证的关键平台。
为何研究电解槽电池老化现象至关重要？其对性能、效率及耐久性有何影响？
电池老化直接影响电解槽性能。该现象指电池内部材料因化学与物理应力随时间逐渐退化，表现为欧姆电阻增大、浓度损失增加及活化损失加剧。由此导致电解槽产氢量（H₂）降低，能耗增加。
通过老化分析，研究人员可考察特定材料在运行条件下的行为表现并识别薄弱环节。这些洞察能为未来电解槽设计提供针对性改进方案，最终延长设备使用寿命。最常见的老化效应包括：
- 催化剂降解
- 膜层变薄
- 欧姆电阻增大
- 气体交叉渗透
- 电极腐蚀
- 机械失效
理解这些现象的根本原因对提升系统耐久性和效率至关重要；这两者都是使绿色氢能具备经济可行性、与传统化石燃料竞争的关键因素。
早期识别老化机制不仅能改善系统长期性能，还能实现预测性维护策略，从而减少商业应用中的非计划停机时间。
电解槽老化如何发生？其常见根本原因有哪些（如催化剂降解、膜变薄、分层）？
膜变薄是电解系统的主要失效模式。膜层变薄与结构弱化可能源于高电流密度或冷却不足导致的热量积聚，以及压力变化和反复膨胀收缩循环等机械应力。长期作用下，这些应力会破坏膜层完整性。最坏情况下，膜层可能出现穿孔，引发氢氧（氧氢）反应或电解质混合，导致系统不可逆损伤。
电解槽中的催化剂随时间推移逐渐劣化导致效率下降。阳极受影响尤为显著，因氧析出反应（OER）在此发生，常引发催化剂腐蚀，尤其在高压及酸性环境下更为明显。气泡形成等机械应力亦可能剥离颗粒，进一步降低性能。
另一老化因素是电极与膜层的剥离，通常源于热膨胀差异或长期暴露于腐蚀性化学环境。这可能导致接触电阻增大及局部热点形成。
电解槽测试中的“原位诊断”指什么？为何其对理解老化过程至关重要？
原位测量指在电池实时运行过程中对其内部参数进行观测与分析。
借助专用诊断工具，可直接获取电池内部数据，实现对关键参数的监测，例如：
- 电流密度分布
- 温度梯度
- 均匀性
这使研究人员和工程师能在真实工况下实时检测并追踪电解槽老化效应，为解析劣化机制、提升长期性能与耐久性提供宝贵数据。与事后分析不同，原位诊断能捕捉瞬态行为和动态响应，尤其适用于电解槽面临频繁负载变化的间歇性可再生能源应用场景。
电化学阻抗谱（EIS）如何融入测试体系？它能提供哪些额外洞察？
电化学阻抗谱（EIS）作为强大的诊断工具，能将电池总阻抗分解为基本组成部分，包括：
- 扩散相关现象（质量传输）
- 电极处的电荷转移动力学
- 膜层与接触界面产生的欧姆电阻
通过分离这些效应，EIS能深入解析电池内部的限制性过程与退化机制。
这种分析能力使各机制可独立研究，让材料科学家更深入理解组件在实际工况下的行为。分段EIS作为一项特别有价值的进展，实现了局部化分析。通过该方法，可检测并精确绘制膜脱水（饥饿）或流场区域浸没等空间现象。
这些洞察对电解槽制造商和系统运营商极具价值。通过更清晰地掌握内部电池行为，系统可实现效率优化——尤其在可再生能源应用所需的动态运行条件下。此类场景中，风能和太阳能等不稳定能源导致功率输入持续波动。因此电解槽需频繁启停或在远离稳态的偏载条件下运行，这使得EIS等强健诊断技术成为保障长期性能与耐久性的关键。
EIS还能通过提供内部电阻和响应行为的实证数据，帮助验证仿真模型，弥合理论设计与实际应用之间的差距。
内容由 DILICO 工程有限公司提供
DILICO 工程公司专注于开发生产用于电解槽、燃料电池、氧化还原液流电池及电池组的监测分析测量技术。产品涵盖电池电压监测与接点解决方案（用于电池电压采集）、原位电流与温度分布测量，以及用于老化分析和运行管理评估的EIS测量。电解测试台可实现电解单元的可重复测量与分析，亦是DILICO的核心技术领域之一。
