專利名稱：質(zhì)子交換膜燃料電池膜健康隨其壽命的原位量化算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及用于量化燃料電池薄膜隨薄膜壽命變化的健康的方法，更特別地，涉及用于確定薄膜的橫穿寄生電流和短路電阻以確定燃料電池的健康的方法。
背景技術(shù)：
因?yàn)闅錃饪稍偕?，并可用于在燃料電池中有效發(fā)電，所以是一種非常有吸引力的燃料。氫燃料電池是一種電化學(xué)裝置，包括陽(yáng)極和陰極以及位于其間的電解質(zhì)。陽(yáng)極接收氫氣，陰極接收氧或空氣。氫氣在陽(yáng)極中分解，產(chǎn)生自由的氫質(zhì)子和電子。氫質(zhì)子穿過(guò)電解質(zhì)到陰極。氫質(zhì)子與陰極的氧和電子反應(yīng)，產(chǎn)生水。陽(yáng)極的電子無(wú)法穿過(guò)電解質(zhì)，因此在被輸送至陰極之前被引導(dǎo)通過(guò)負(fù)載做功。 質(zhì)子交換薄膜燃料電池(PEMFC)是一種用于車(chē)輛的常見(jiàn)燃料電池。PEMFC通常包括固態(tài)聚合物電解質(zhì)質(zhì)子導(dǎo)電薄膜，例如全氟磺酸薄膜。陽(yáng)極和陰極通常包括支撐在炭顆粒上并與離聚物混合的細(xì)分催化劑顆粒，通常為鉬(Pt)。催化劑混合物沉積在薄膜的相對(duì)側(cè)上。陽(yáng)極催化劑混合物、陰極催化劑混合物和薄膜的組合限定了薄膜電極組件(MEA)。為有效操作，MEA需要適當(dāng)?shù)娜剂瞎?yīng)和濕度。通常，若干燃料電池組合形成燃料電池堆，以產(chǎn)生期望的功率。燃料電池堆接收陰極輸入氣體，通常為通過(guò)壓縮機(jī)強(qiáng)制通過(guò)電池堆的空氣流。不是全部的氧都被電池堆消耗掉，一部分空氣輸出作為陰極廢氣，可包括作為電池堆副產(chǎn)物的水。燃料電池堆還接收注入電池堆陽(yáng)極側(cè)的陽(yáng)極氫輸入氣體。燃料電池堆通常包括位于電池堆中幾個(gè)MEA之間的一系列雙極板，其中雙極板和MEA位于兩個(gè)端板之間。雙極板包括用于電池堆中相鄰燃料電池的陽(yáng)極側(cè)和陰極側(cè)。陽(yáng)極氣體流動(dòng)通道設(shè)在雙極板的陽(yáng)極側(cè)上，允許陽(yáng)極反應(yīng)氣體流向相應(yīng)的MEA。陰極氣體流動(dòng)通道設(shè)在雙極板的陰極側(cè)上，允許陰極反應(yīng)氣體流向相應(yīng)的MEA。一個(gè)端板包括陽(yáng)極氣體流動(dòng)通道，另一端板包括陰極氣體流動(dòng)通道。雙極板和端板由導(dǎo)電材料制成，例如不銹鋼或?qū)щ姀?fù)合材料。端板將燃料電池產(chǎn)生的電導(dǎo)出電池堆。雙極板還包括冷卻流體流動(dòng)通過(guò)的流動(dòng)通道。MEA是可滲透的，從而允許空氣中的氮從電池堆的陰極側(cè)從其滲透通過(guò)，并聚集在電池堆的陽(yáng)極側(cè)，通常稱為氮?dú)鈾M穿(nitrogen cross-over)。即使陽(yáng)極側(cè)壓力可能稍高于陰極側(cè)壓力，陰極側(cè)局部壓力會(huì)引起氧和氮滲透通過(guò)薄膜。在存在陽(yáng)極催化劑時(shí)，滲透的氧燃燒，但是燃料電池堆陽(yáng)極側(cè)中滲透的氮稀釋了氫。如果氮濃度提高超過(guò)一定的百分比，例如50%，那么電池堆中的燃料電池會(huì)變得缺少氫。如果陽(yáng)極變得缺少氫，那么燃料電池堆會(huì)無(wú)法產(chǎn)生充足的電力，因此可能損壞燃料電池堆中的電極。本領(lǐng)域中已知在燃料電池堆的陽(yáng)極廢氣輸出處設(shè)置放泄閥，以從電池堆的陽(yáng)極側(cè)去除氮。本領(lǐng)域還已知，使用模型估計(jì)陽(yáng)極側(cè)中氮的摩爾分?jǐn)?shù)，以確定何時(shí)執(zhí)行陽(yáng)極側(cè)或陽(yáng)極子系統(tǒng)的放氣。但是，模型估計(jì)會(huì)含有誤差，特別是在燃料電池系統(tǒng)的部件隨著時(shí)間的過(guò)去出現(xiàn)退化時(shí)。如果陽(yáng)極氮摩爾分?jǐn)?shù)估計(jì)顯著高于實(shí)際氮摩爾分?jǐn)?shù)，那么燃料電池系統(tǒng)會(huì)排出比必要更多的陽(yáng)極氣體，即，浪費(fèi)燃料。如果陽(yáng)極氮摩爾分?jǐn)?shù)估計(jì)顯著低于實(shí)際氮摩爾分?jǐn)?shù)，那么系統(tǒng)會(huì)排出不足的陽(yáng)極氣體，燃料電池可能會(huì)缺乏反應(yīng)物，這會(huì)損壞燃料電池堆的電極。本領(lǐng)域需要在燃料電池堆的整個(gè)壽命中確定電池堆中薄膜的健康，以確定因異常事件或不一致的薄膜退化引起的電池堆故障。另外，了解薄膜健康有助于開(kāi)發(fā)更耐用的燃料電池薄膜
發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，公開(kāi)了一種用于確定燃料電池堆中薄膜的健康的方法。確定所述電池堆中燃料電池的總寄生電流。從所述總寄生電流確定短路電阻和橫穿寄生電流。然后從所述短路電阻和所述橫穿寄生電流確定所述薄膜的健康。本發(fā)明提供下列技術(shù)方案。技術(shù)方案I :一種用于確定燃料電池堆中薄膜的健康的方法，所述方法包括
防止從所述燃料電池堆汲取功率；
確定所述燃料電池堆中燃料電池的總寄生電流；
從所述總寄生電流確定短路電阻和橫穿寄生電流；以及
基于所述短路電阻和所述橫穿寄生電流確定所述電池堆中所述薄膜的健康。技術(shù)方案2 :如技術(shù)方案I的方法，其中確定所述電池堆中燃料電池的總寄生電流包括使所述電池堆的陽(yáng)極側(cè)的氫濃度逐步下降，以及在每次所述氫濃度逐步下降時(shí)停止流向所述電池堆的陰極側(cè)的陰極空氣流。技術(shù)方案3:如技術(shù)方案2的方法，其中確定所述燃料電池堆中燃料電池的總寄生電流包括，在每次停止陰極空氣流之后燃料電池電壓下降時(shí)測(cè)量所述電池堆中燃料電池的電池電壓和庫(kù)侖電荷。技術(shù)方案4 :如技術(shù)方案I的方法，其中從所述總寄生電流確定所述短路電阻和所述橫穿寄生電流包括，在曲線圖的X軸上繪制所述電池堆的陽(yáng)極側(cè)中的氫濃度，和在所述曲線圖的y軸上繪制所述總寄生電流。技術(shù)方案5 :如技術(shù)方案4的方法，其中在所述X軸上繪制所述陽(yáng)極側(cè)中的氫濃度和在所述y軸上繪制所述總寄生電流包括形成線，其中所述線的斜率表示所述橫穿寄生電流，所述線的截距表示所述短路電阻。技術(shù)方案6 :如技術(shù)方案I的方法，還包括當(dāng)達(dá)到所述橫穿寄生電流的預(yù)定閾值時(shí)，修改所述燃料電池堆的放泄進(jìn)度。技術(shù)方案7 :如技術(shù)方案I的方法，還包括如果達(dá)到所述短路電阻的預(yù)定閾值，則表明需要修理所述燃料電池堆。技術(shù)方案8 :—種用于確定燃料電池堆中薄膜的健康的方法,所述方法包括
執(zhí)行測(cè)試協(xié)議，該協(xié)議包括使所述電池堆的陽(yáng)極側(cè)中的氫濃度逐步下降，并在每次氫濃度逐步下降時(shí)停止流向所述電池堆的陰極側(cè)的陰極空氣流；
在所述測(cè)試協(xié)議期間，測(cè)量所述電池堆中燃料電池的電壓降；
基于所述測(cè)試協(xié)議期間測(cè)量的電壓降確定所述電池堆中燃料電池的總寄生電流；以及 從所述總寄生電流確定短路電阻和橫穿寄生電流。
技術(shù)方案9 :如技術(shù)方案8的方法，其中在所述燃料電池堆關(guān)閉時(shí)執(zhí)行所述測(cè)試協(xié)議包括，使所述電池堆的陽(yáng)極側(cè)中的氫濃度逐步下降，并在每次氫濃度逐步下降時(shí)停止所述電池堆的陰極側(cè)上的陰極空氣流。技術(shù)方案10 :如技術(shù)方案8的方法，其中基于所述測(cè)試協(xié)議期間測(cè)量的電壓降確定所述電池堆中燃料電池的總寄生電流包括，在每次停止所述陰極空氣流之后在燃料電池電壓下降時(shí)，測(cè)量所述電池堆中燃料電池的電池電壓和庫(kù)侖電荷。技術(shù)方案11 :如技術(shù)方案8的方法，其中從所述總寄生電流確定所述短路電阻和所述橫穿寄生電流包括，在曲線圖的X軸上繪制所述電池堆的陽(yáng)極側(cè)中的氫濃度，在所述曲線圖的y軸上繪制所述總寄生電流。技術(shù)方案12 :如技術(shù)方案11的方法，其中在所述X軸上繪制所述電池堆的陽(yáng)極側(cè)中的氫濃度和在所述y軸上繪制所述總寄生電流包括形成線，其中所述線的斜率表示所述橫穿寄生電流，所述線的截距表示所述短路電阻。 技術(shù)方案13 :如技術(shù)方案8的方法，還包括當(dāng)達(dá)到橫穿寄生電流的預(yù)定閾值時(shí)，修改所述燃料電池堆的放泄進(jìn)度。技術(shù)方案14 :如技術(shù)方案8的方法，還包括如果達(dá)到短路電阻的預(yù)定閾值，則表明需要修理所述燃料電池堆。技術(shù)方案15 :—種用于確定燃料電池堆中薄膜的健康的方法,所述方法包括
確定所述電池堆中燃料電池的總寄生電流；以及
從所述總寄生電流確定短路電阻和橫穿寄生電流，以確定所述電池堆中所述薄膜的健康。技術(shù)方案16 :如技術(shù)方案15的方法，其中確定所述電池堆中燃料電池的總寄生電流包括使所述電池堆的陽(yáng)極側(cè)的氫濃度逐步下降、在每次所述氫濃度逐步下降時(shí)停止所述電池堆的陰極側(cè)上的陰極空氣流、以及在每次停止陰極空氣流之后在燃料電池電壓下降時(shí)測(cè)量所述電池堆中燃料電池的電池電壓和庫(kù)侖電荷。技術(shù)方案17 :如技術(shù)方案15的方法，其中從所述總寄生電流確定所述短路電阻和所述橫穿寄生電流包括，在X軸上繪制陽(yáng)極側(cè)中的氫濃度，和在曲線圖的I軸上繪制所述總寄生電流。技術(shù)方案18 :如技術(shù)方案17的方法，其中在所述X軸上繪制所述陽(yáng)極側(cè)中的氫濃度和在所述y軸上繪制所述總寄生電流包括形成線，其中所述線的斜率表示所述橫穿寄生電流，所述線的截距表示所述短路電阻。技術(shù)方案19 :如技術(shù)方案15的方法，還包括當(dāng)達(dá)到所述橫穿寄生電流的預(yù)定閾值時(shí)，修改所述燃料電池堆的放泄進(jìn)度。技術(shù)方案20 :如技術(shù)方案15的方法，還包括如果達(dá)到所述短路電阻的預(yù)定閾值，則表明需要修理所述燃料電池堆。結(jié)合附圖，從下面的說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求可清楚本發(fā)明的其它特征。


圖I為燃料電池的截面 圖2為燃料電池系統(tǒng)的簡(jiǎn)化框圖；圖3為曲線圖，X軸為陽(yáng)極中的氫百分比，y軸為總寄生電流mA/cm2 ;和 圖4為用于量化薄膜健康的算法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面涉及用于量化燃料電池薄膜隨著薄膜壽命變化的健康的系統(tǒng)和方法的本發(fā)明實(shí)施例的描述實(shí)質(zhì)上僅僅是示例性的，不是意欲以任何方式限制本發(fā)明或其應(yīng)用或使用。圖I為身為下述燃料電池堆的一部分的燃料電池10的截面圖。燃料電池10包括被全磺酸薄膜16分隔開(kāi)的陰極側(cè)12和陽(yáng)極側(cè)14。陰極側(cè)擴(kuò)散介質(zhì)層20設(shè)在陰極側(cè)12，陰極側(cè)催化劑層22設(shè)在薄膜12與擴(kuò)散介質(zhì)層20之間。同樣，陽(yáng)極側(cè)擴(kuò)散介質(zhì)層24設(shè)在陽(yáng)極側(cè)14，陽(yáng)極側(cè)催化劑層26設(shè)在薄膜16與擴(kuò)散介質(zhì)層24之間。催化劑層22和26及薄膜16限定了 MEA。擴(kuò)散介質(zhì)層20和24為多孔層，提供通向MEA的輸入氣體傳輸以及從 MEA的水傳輸。陰極側(cè)流場(chǎng)板28設(shè)在陰極側(cè)12，陽(yáng)極側(cè)流場(chǎng)板或雙極板30設(shè)在陽(yáng)極側(cè)14。圖2為包括燃料電池堆42的燃料電池系統(tǒng)40的簡(jiǎn)化框圖。來(lái)自氫源44的氫氣通過(guò)管路46被提供給燃料電池堆42的陽(yáng)極側(cè)。陽(yáng)極廢氣通過(guò)管路50從燃料電池堆42輸出，并再循環(huán)回管路46。放泄閥56周期性地打開(kāi)，以通過(guò)放泄管路52排出陽(yáng)極廢氣，從而從陽(yáng)極子系統(tǒng)去除氮。管路50中還設(shè)有壓力傳感器60，以測(cè)量燃料電池系統(tǒng)40的陽(yáng)極子系統(tǒng)的壓力。在另一實(shí)施例中，壓力傳感器60可位于管路46中，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的。圖2示出了可與本發(fā)明一起使用的燃料電池系統(tǒng)的一個(gè)例子。其它例子包括利用具有陽(yáng)極流轉(zhuǎn)換的分離堆設(shè)計(jì)的燃料電池系統(tǒng)?？諝鈴膲嚎s機(jī)62通過(guò)管路64被提供給燃料電池堆42的陰極側(cè)。陰極氣體通過(guò)陰極氣體管路66從燃料電池堆42輸出。混合裝置68設(shè)在管路66中，用于將陰極氣體與管路52上排出的陽(yáng)極廢氣混合?？刂破?4監(jiān)測(cè)燃料電池系統(tǒng)40的陽(yáng)極子系統(tǒng)的壓力(如壓力傳感器60所測(cè)量的)、控制壓縮機(jī)62的速度、控制氫從氫源44向電池堆42的陽(yáng)極側(cè)的噴射、并控制陽(yáng)極放泄閥56的位置，如下面更加詳細(xì)描述的?？刂破?4利用模型估計(jì)氮通過(guò)電池堆薄膜16從陰極側(cè)到陽(yáng)極側(cè)的滲透以及電池堆42的陽(yáng)極側(cè)中氮的濃度。另外，控制器54測(cè)量燃料電池系統(tǒng)40關(guān)閉之后陽(yáng)極子系統(tǒng)達(dá)到環(huán)境壓力所需的時(shí)間長(zhǎng)度?？刂破?4還利用算法，該算法量化電池堆42中薄膜的寄生電流，以確定電池堆42中薄膜16的健康，還確定寄生電流是由于穿過(guò)薄膜的氣體還是由于通過(guò)薄膜的短路電流引起的，如下面更加詳細(xì)描述的。寄生電流與薄膜健康直接相關(guān)。為確定薄膜16的滲透率的變化，可使用燃料電池系統(tǒng)40關(guān)閉之后陽(yáng)極的壓力分布。在正常關(guān)閉期間，陰極耗盡氧，引起在環(huán)境壓力下的高水平的氮和低水平氫。因?yàn)殡姵囟?2的陰極側(cè)未密封，所以陰極處于環(huán)境壓力。但是，電池堆42的陽(yáng)極密封且在系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)仍保持密封。因此，燃料電池堆42的陽(yáng)極側(cè)具有已知量的氫與氮的增壓混合物。當(dāng)燃料電池系統(tǒng)40進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)時(shí)或陰極空氣流關(guān)閉時(shí)，電池堆42的陽(yáng)極側(cè)中的氫會(huì)通過(guò)薄膜16快速擴(kuò)散進(jìn)電池堆42的陰極側(cè)，直到薄膜16兩邊氫平衡為止。這會(huì)引起燃料電池堆42的陽(yáng)極側(cè)中壓力的降低。因此，橫穿寄生電流依賴于壓力，意味著總寄生電流可確定為壓力的函數(shù)。當(dāng)寄生電流為低時(shí)，薄膜是健康的，如預(yù)期地那樣工作。因此，在燃料電池堆42的整個(gè)壽命期間都可確定薄膜的健康。另外，可通過(guò)測(cè)量各電池的電池電壓來(lái)確定電池堆42中每個(gè)薄膜16的寄生電流，或可通過(guò)監(jiān)測(cè)平均電池電壓和最小電池電壓來(lái)確定電池堆42中每個(gè)薄膜16的寄生電流。另外，薄膜16的寄生電流的變化可用來(lái)確定電池堆42的薄膜16是否發(fā)生快速退化，或者薄膜16是否更一致地退化。如果基于電池堆特性確定一個(gè)或多個(gè)薄膜16的寄生電流夠大，足以指示異常事件，例如短路事件，那么燃料電池堆42可能需要關(guān)閉和修理?？刂破?6可指示需要電池堆42的維修，例如，如果達(dá)到短路電阻的預(yù)定閾值，那么電池堆42必須維修。預(yù)定閾值依賴于電池堆特性，例如電池堆中燃料電池的數(shù)量。但是，如果一個(gè)或多個(gè)薄膜16的寄生電流并不指示短路事件，即，薄膜16—致地退化，那么算法可修改燃料電池系統(tǒng)10的操作，以補(bǔ)償薄膜16的退化。例如，如果確定氫在橫穿，即，橫穿寄生電流在薄膜16中增加，那么氮會(huì)在電池堆42的陽(yáng)極側(cè)中聚積。在該情形下，算法可使得控制器56修改電池堆42的陽(yáng)極側(cè)的放泄進(jìn)度，以去除陽(yáng)極側(cè)中聚積的氮，即，如果達(dá)到橫穿寄生電流的預(yù)定閾值，那么該算法會(huì)引起控制器56修改電池堆42的陽(yáng)極側(cè)的放泄進(jìn)度。
使用測(cè)試協(xié)議來(lái)量化電池堆42中薄膜的健康。測(cè)試協(xié)議包括多個(gè)氫接管測(cè)試(takeover test),其中電池堆42陽(yáng)極側(cè)中氫的濃度隨著時(shí)間逐步下降，到電池堆42的陽(yáng)極側(cè)的氫流率保持在恒定的流率，并且到電池堆42的陰極側(cè)的陰極空氣的流率在每次氫濃度逐步下降時(shí)停止。測(cè)試協(xié)議期間，在陰極空氣流由于每次電池堆42陽(yáng)極側(cè)的氫濃度逐漸下降而停止之后，當(dāng)電壓下降時(shí)，通過(guò)測(cè)量電池堆42中電池的電池電壓和庫(kù)侖電荷，可通過(guò)相對(duì)于總寄生電流繪出氫濃度來(lái)確定薄膜16的寄生電流，如下所述?？蓽y(cè)量各電池的電池電壓，或確定測(cè)試協(xié)議期間電池堆42的平均電池電壓。還可測(cè)量最小電池電壓，特別是在測(cè)量平均電池電壓時(shí)。如同通過(guò)分析在陰極空氣流由于每次電池堆42陽(yáng)極側(cè)中氫濃度逐步下降而停止之后電池的電池電壓和庫(kù)侖電荷中的下降所確定的，將寄生電流繪制成曲線。圖3為該曲線的示例性曲線圖，X軸為陽(yáng)極側(cè)氫的百分比，y軸為總寄生電流，單位為mA/cm2。根據(jù)上述測(cè)試協(xié)議確定由橫穿寄生電流引起的寄生電流的大小和由短路寄生電流或短路電阻引起的寄生電流的大小。短路電阻從電流密度來(lái)確定，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的。繪在曲線圖上的線的斜率表示每百分比氫的橫穿寄生電流，即，由穿過(guò)薄膜的陽(yáng)極和陰極氣體引起的寄生電流。線的截距表示短路電阻，即，異常短路事件。因此，從總寄生電流，可確定橫穿寄生電流的大小和短路電阻的大小。圖4為用于量化薄膜健康的算法的流程圖70。在框72，根據(jù)上述測(cè)試協(xié)議在不同的陽(yáng)極氫濃度進(jìn)行多個(gè)氫接管測(cè)試。在框74，對(duì)于每個(gè)氫濃度，該算法都分析陰極空氣流已經(jīng)停止之后的預(yù)定電壓降。例如，該算法分析陰極空氣流已經(jīng)停止之后100 mV的降低，并基于壓降、時(shí)間和壓力之間的相關(guān)關(guān)系計(jì)算燃料電池堆42的寄生電流。在框76，該算法產(chǎn)生寄生電流相對(duì)于燃料電池堆42陽(yáng)極側(cè)的氫百分比的曲線。線的斜率表示橫穿寄生電流，線的截距表示短路電阻。因此，從由上述測(cè)試協(xié)議計(jì)算的總寄生電流可確定電池堆42中薄膜的橫穿寄生電流和短路電阻。使用上述測(cè)試協(xié)議的多個(gè)分析允許隨時(shí)間監(jiān)測(cè)薄膜16，提供有關(guān)薄膜隨時(shí)間如何退化的信息，并可幫助開(kāi)發(fā)更加耐用的燃料電池薄膜。上述算法可實(shí)施在車(chē)輛中或在維修的燃料電池系統(tǒng)10中。當(dāng)燃料電池系統(tǒng)10在車(chē)輛中時(shí)，可在未從燃料電池堆12汲取功率的任意時(shí)間執(zhí)行該算法。在使用上述算法量化薄膜健康期間，功率可從除燃料電池堆12之外的其它源供應(yīng)。前面的說(shuō)明僅僅公開(kāi)和描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員從該描述和附圖及權(quán)利要求可容易地認(rèn)識(shí)到，在不脫離由所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明實(shí)質(zhì)和范圍的情形下可在其中進(jìn)行各種改 變、修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種用于確定燃料電池堆中薄膜的健康的方法，所述方法包括 防止從所述燃料電池堆汲取功率； 確定所述燃料電池堆中燃料電池的總寄生電流； 從所述總寄生電流確定短路電阻和橫穿寄生電流；以及 基于所述短路電阻和所述橫穿寄生電流確定所述電池堆中所述薄膜的健康。
2.如權(quán)利要求I的方法，其中確定所述電池堆中燃料電池的總寄生電流包括使所述電池堆的陽(yáng)極側(cè)的氫濃度逐步下降，以及在每次所述氫濃度逐步下降時(shí)停止流向所述電池堆的陰極側(cè)的陰極空氣流。
3.如權(quán)利要求2的方法，其中確定所述燃料電池堆中燃料電池的總寄生電流包括，在每次停止陰極空氣流之后燃料電池電壓下降時(shí)測(cè)量所述電池堆中燃料電池的電池電壓和庫(kù)侖電荷。
4.如權(quán)利要求I的方法，其中從所述總寄生電流確定所述短路電阻和所述橫穿寄生電流包括，在曲線圖的X軸上繪制所述電池堆的陽(yáng)極側(cè)中的氫濃度，和在所述曲線圖的y軸上繪制所述總寄生電流。
5.如權(quán)利要求4的方法，其中在所述X軸上繪制所述陽(yáng)極側(cè)中的氫濃度和在所述y軸上繪制所述總寄生電流包括形成線，其中所述線的斜率表示所述橫穿寄生電流，所述線的截距表示所述短路電阻。
6.如權(quán)利要求I的方法，還包括當(dāng)達(dá)到所述橫穿寄生電流的預(yù)定閾值時(shí)，修改所述燃料電池堆的放泄進(jìn)度。
7.如權(quán)利要求I的方法，還包括如果達(dá)到所述短路電阻的預(yù)定閾值，則表明需要修理所述燃料電池堆。
8.一種用于確定燃料電池堆中薄膜的健康的方法，所述方法包括 執(zhí)行測(cè)試協(xié)議，該協(xié)議包括使所述電池堆的陽(yáng)極側(cè)中的氫濃度逐步下降，并在每次氫濃度逐步下降時(shí)停止流向所述電池堆的陰極側(cè)的陰極空氣流； 在所述測(cè)試協(xié)議期間，測(cè)量所述電池堆中燃料電池的電壓降； 基于所述測(cè)試協(xié)議期間測(cè)量的電壓降確定所述電池堆中燃料電池的總寄生電流；以及 從所述總寄生電流確定短路電阻和橫穿寄生電流。
9.如權(quán)利要求8的方法，其中在所述燃料電池堆關(guān)閉時(shí)執(zhí)行所述測(cè)試協(xié)議包括，使所述電池堆的陽(yáng)極側(cè)中的氫濃度逐步下降，并在每次氫濃度逐步下降時(shí)停止所述電池堆的陰極側(cè)上的陰極空氣流。
10.一種用于確定燃料電池堆中薄膜的健康的方法，所述方法包括 確定所述電池堆中燃料電池的總寄生電流；以及 從所述總寄生電流確定短路電阻和橫穿寄生電流，以確定所述電池堆中所述薄膜的健康。
全文摘要
本發(fā)明涉及質(zhì)子交換膜燃料電池膜健康隨其壽命的原位量化算法。一種用于確定燃料電池堆中薄膜的健康的方法。確定所述電池堆中燃料電池的總寄生電流。從所述總寄生電流確定短路電阻和橫穿寄生電流。然后從所述短路電阻和所述橫穿寄生電流確定所述薄膜的健康。
文檔編號(hào)G01R31/00GK102759671SQ201210125558
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月26日
發(fā)明者A.J.馬斯林, B.拉克什馬南, P.K.辛哈 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司