燃料电池检测

检测项目

1. 开路电压与工作电压特性：开路电压值，额定工作电压，负载变化下的电压响应，电压稳定性，电压衰减速率，动态响应特性等。

2. 输出性能与极化曲线：最大输出功率密度，电流-电压(I-V)特性曲线，电流-功率(I-P)特性曲线，活化极化，欧姆极化，浓差极化，单电池及电堆性能等。

3. 催化剂活性与电化学表面积：氢氧化反应(HOR)与氧还原反应(ORR)活性，催化剂质量比活性，电化学活性面积(ECSA)，催化剂层厚度，铂载量，催化剂耐久性等。

4. 膜电极组件性能：质子电导率，气体渗透率(氢渗透电流)，机械强度，厚度均匀性，催化剂层与质子交换膜界面结合强度等。

5. 双极板性能：接触电阻，腐蚀电流密度，抗弯强度，气体流场压力降，疏水性，材料密度，热导率等。

6. 气体扩散层性能：孔隙率，孔径分布，气体渗透性，电子电导率，接触角(亲疏水性)，压缩回弹性，厚度等。

7. 单电池与电堆性能：最大功率，效率(能量效率/电压效率)，一致性，自放电率，冷启动性能，稳态运行特性，动态循环特性等。

8. 寿命与耐久性：额定工况运行寿命，启停循环次数，负载循环次数，工况循环次数，性能衰减率，加速应力测试(AST)后性能保持率，化学降解与机械衰减评估等。

9. 气密性与泄漏率：氢气泄漏率，氧气泄漏率，交叉泄漏，外部泄漏，内部泄漏，压力保持能力，氦气质谱检漏等。

10. 安全性测试：过载保护，短路保护，反极保护，气体饥饿耐受性，高温操作安全性，振动与冲击测试，泄漏监测与报警功能验证等。

11. 环境适应性：低温冷启动温度与时间，高温运行稳定性，湿度循环影响，抗振动性能，抗冲击性能，海拔高度模拟测试等。

12. 排放与效率：水排放品质(金属离子浓度、电导率)，系统效率(LHV/HHV)，热回收效率，寄生功率损失等。

其他：双极板气密性、酒精、绝缘性、电堆、正负电压、泡点温度、氢气泄漏、绝缘电阻、耐杂质气毒化、极化曲线、流量、内阻检测等。

检测范围

1. 质子交换膜燃料电池：以全氟磺酸膜为代表的低温燃料电池；用于交通运输、固定式发电、便携式电源等领域；检测其低温启动性能、湿度敏感性、催化剂耐久性等。

2. 直接甲醇燃料电池：使用甲醇作为燃料的低温燃料电池；主要用于便携式电子设备电源；重点检测甲醇渗透率、开路电压、长期运行稳定性及CO耐受性等。

3. 磷酸燃料电池：以磷酸为电解质的的中温燃料电池；主要用于固定式发电站；检测其高温腐蚀性、电解质管理、启动时间及热电联供效率等。

4. 熔融碳酸盐燃料电池：工作于高温下的燃料电池；用于大型固定发电站；检测其高温下电解质挥发与腐蚀、碳沉积、系统集成复杂度等。

5. 固体氧化物燃料电池：采用陶瓷电解质的高温燃料电池；用于分布式发电、辅助动力单元等；检测其高温密封性、热循环耐久性、抗热震性能及长期性能衰减等。

6. 膜电极组件：燃料电池的核心发电部件，由质子交换膜、催化剂层和气体扩散层组成；检测其整体发电性能、界面电阻、气体交叉、机械完整性等。

7. 催化剂及其浆料：包括铂基、低铂或无铂催化剂；检测其电化学活性面积、氧还原反应活性、抗烧结能力、在膜电极中的分散性等。

8. 质子交换膜：全氟磺酸膜、复合膜、高温膜等；检测其质子电导率、干湿态机械强度、尺寸稳定性、气体渗透率、化学稳定性等。

9. 气体扩散层：碳纸、碳布等；检测其孔隙率、透气性、电阻率、压缩性能、亲疏水特性等。

10. 双极板：石墨双极板、金属双极板、复合材料双极板；检测其导电性、耐腐蚀性、体密度、气体流场性能、机械强度等。

11. 燃料电池电堆：由多个单电池串联组成；检测其整体输出功率、效率、一致性、热管理能力、气密性、寿命等。

12. 燃料电池系统：包含电堆、空气供应系统、氢气供应系统、热管理系统、控制系统等；检测其系统效率、动态响应、安全性、噪音、排放、可靠性等。

其他：氢燃料电池、甲醇燃料电池、质子交换膜燃料电池、甲烷燃料电池、微生物燃料电池、固体氧化物燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池等。

试验图片（部分）

检测方法

国际标准：

IEC 62282-2:2012《燃料电池模块安全性能测试方法》

IEC 62282-7-1:2017《燃料电池模块性能测试方法》

ISO 14687:2019《氢燃料质量 - 产品规格及检测方法》

ASTM E2651-18《燃料电池性能响应测量标准指南》

SAE J2615:2011《燃料电池系统性能测试推荐规程》

ASTM D3947-16《质子交换膜燃料电池用氢气中杂质检测试验方法》

ISO 23273:2013《燃料电池道路车辆 - 安全要求(针对车辆燃料电池系统)》

JIS C 8800:2019《固定式燃料电池发电系统性能试验方法》

UL 2265:2019《燃料电池技术安全标准》

ASTM F1624-12《用循环伏安法测定质子交换膜燃料电池电催化剂电化学活性表面积的标准试验方法》

国家标准：

GB/T 20042.1-2017《质子交换膜燃料电池 术语》

GB/T 20042.2-2023《质子交换膜燃料电池 电池堆通用技术条件》

GB/T 23751.1-2019《微型燃料电池发电系统 安全性 第1部分：室内应用》

GB/T 29838-2018《燃料电池 模块》

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 37244-2018《质子交换膜燃料电池汽车用燃料 氢气》

GB/T 33978-2017《道路车辆用质子交换膜燃料电池模块》

GB/T 42349-2023《水电解制氢系统性能测试方法》

GB/T 42729-2023《燃料电池电动汽车能量消耗量及续驶里程试验方法》

GB/T 42727-2023《燃料电池电动汽车低温冷起动性能试验方法》

检测设备

1. 燃料电池测试系统：用于单电池、短堆及完整电堆的性能测试；提供精确的气体加湿、流量、压力、背压及温度控制；测量并记录电压、电流、功率、阻抗、效率等参数；执行预定义的测试工况与耐久性循环协议。

2. 电化学工作站：进行多种电化学测试；测量循环伏安曲线以计算电化学活性面积；进行线性扫描伏安法测量气体渗透；进行电化学阻抗谱分析以区分各种极化损失。

3. 单电池测试夹具：用于组装和测试膜电极或单电池；提供均匀的夹紧力以确保接触；集成加热板以控制电池温度；配备流场板以实现反应气体分布。

4. 环境试验箱：模拟燃料电池运行或存储的各种环境条件；提供温度循环、湿度控制、高低温存储、温湿度复合循环等测试环境。

5. 气体渗透性测试仪：专门用于测量质子交换膜的氢气渗透率；通过测量氢穿透膜产生的电流来计算渗透率；评估膜的气密性指标。

6. 材料试验机：用于测试燃料电池各部件的机械性能；进行质子交换膜的拉伸强度测试；进行气体扩散层的压缩回弹测试；进行双极板的抗弯强度测试。

7. 孔隙率与孔径分析仪：采用压汞法或气体吸附法；测量气体扩散层、催化剂层等多孔材料的孔隙率、孔径分布、孔容积、比表面积等参数。

8. 接触电阻测试仪：专门用于测量双极板与气体扩散层之间的接触电阻；模拟电堆实际组装压力；评估双极板的导电性能。

9. 泄漏检测仪：用于燃料电池电堆、管路及系统的气密性检查；采用压力衰减法或氦气质谱检漏法；精确测定氢气、空气、冷却液通道的泄漏率。

10. 三维光学表面轮廓仪/扫描电子显微镜：用于观察和测量燃料电池材料表面微观形貌；分析催化剂颗粒分布、膜电极表面结构、双极板流场加工精度、腐蚀或降解后的表面变化等。

以上是与"燃料电池检测"相关的简单介绍，具体试验/检测周期、检测方法和仪器选择会根据具体的检测要求和标准而有所不同。北检检测技术研究院将根据客户需求合理的制定试验方案。