PEM燃料電池短堆測試解決方案

在燃料電池短堆開發及生產過程中，需對其性能、耐久性和一致性進行測試評價，參考標準一般有GB/T 38914-2020《車用質子交換膜燃料電池堆使用壽命測試評估方法》 、GB/T 31035-2014《質子交換膜燃料電池電堆低溫特性試驗方法》。FCTS-S燃料電池短堆測試台功率可覆蓋500W-60kW，同時兼容國內外主流電化學工作站的接口及協議集成，並通過插件方式實現客戶已有電化學儀器的升級集成支持，滿足電化學及交流阻抗測試能力。

• 抗反極測試

燃料電池電堆內某一片或多片電極的燃料(氫氣)或氧化劑(空氣)供應不足時，容易出現陽極電極電位比陰極電位高的情況，即這些電池電壓為負值，這就是燃料電池反極現象。在反極過程為了維持電荷平衡，陽極催化層中的其他化學物質會發生氧化反應，向陰極提供質子和電子，典型過程為水電解和碳腐蝕，最終單池電壓可低至-2V左右。

反極過程會對催化劑碳載體產生不可逆的影響，一般可透過陽極催化層添加IrO2等氧析出催化劑等提高材料的抗反極能力，所以抗反極測試是催化劑等材料開發的必要過程。一般在測試設備的電子負載迴路中串入電壓源或採用功放類型負載實現Ⅰ和Ⅳ象限工作能力，可選配該類型的電子負載，同時透過強大的軟體腳本編輯功能實現反極測試過程中的狀態判讀，及時停止反極過程。

• 大電流下EIS阻抗測試

燃料電池電堆工作過程中涉及複雜的電化學和流體力學耦合問題和極化現象，如電化學極化、活化極化、傳質極化的出現是影響電堆性能的關鍵因素。透過一定振幅、不同頻率的電流訊號激勵，提取電堆的電壓回授，所獲得的電化學阻抗譜（EIS）可以區分電堆中不同的極化過程，進而對對應的材料、結構或操作條件進行最佳化，提升電堆性能，為電堆的開發提供改進方向。

短堆測試過程中單片阻抗偵測極具價值但具有一定難度，因為單晶片電壓低，一般僅0.7V左右，同時電壓波動幅度僅有數十毫伏特。
Kewell基於大量測試基礎上開發發DS-600，採用更高位數、更高精度的數採模組，實現單片阻抗的檢測，其可與測試台進行軟硬體和數據集成，實現安全邏輯與台架之間的聯動。為短堆開發提供強有力手段。

• 低溫冷啟動測試

低溫冷啟動是指在低溫（0℃以下）環境下充分浸車（不低於12h）之後，在低溫環境下進行啟動並運轉至正常工作溫度。

透過將環境箱和測試台結合，不僅可完成燃料電池的低溫冷啟動效能研究，如電堆的啟動策略、最低啟動溫度和啟動時間等，還可相容於燃料電池在常溫下的效能測試。

Kewell燃料電池測試台與環境箱整合方面擁有成熟的開發設計經驗，主要包括燃料電池電堆測試台、環境試驗箱、連接管路單元、冷卻液小循環、人機操作單元、安全保護單元等部件。測試台與環境倉軟體安全功能整合連動，可在上位機上所有參數設定控制，硬體上測試系統與環境試驗箱高度集成，可直接上堆進行測試，並且可實現大小循環的無縫切換。