本申請(qǐng)屬于燃料電池，尤其涉及一種膜電極的水管理方法、設(shè)備及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、燃料電池通過(guò)氫氧反應(yīng)實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化，其副產(chǎn)物是水，可以極大減少二氧化碳排放和對(duì)化石燃料的依賴，因此被廣泛應(yīng)用于車輛。燃料電池包括膜電極和雙極板，其中，膜電極的水管理對(duì)燃料電池的使用壽命及性能有至關(guān)重要的影響，水太少會(huì)導(dǎo)致質(zhì)子交換膜的質(zhì)子傳導(dǎo)能力下降，水太多則會(huì)造成燃料電池的水淹，從而引起缺氣反極等問(wèn)題，進(jìn)而嚴(yán)重?fù)p壞燃料電池。

2、目前燃料電池的實(shí)際使用及測(cè)試中，還無(wú)法直接對(duì)燃料電池內(nèi)膜電極的水含量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)于局部水淹的情況很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)，容易對(duì)膜電極造成不可逆損傷。因此，如何及時(shí)判定膜電極是否被水淹是亟需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的實(shí)施例提供了一種膜電極的水管理方法、設(shè)備及系統(tǒng)，進(jìn)而至少在一定程度上可以及時(shí)判斷膜電極被水淹的情況，避免對(duì)膜電極造成不可逆損傷。

2、本申請(qǐng)的其他特性和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)下面的詳細(xì)描述變得顯然，或部分地通過(guò)本申請(qǐng)的實(shí)踐而習(xí)得。

3、根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的第一方面，提供了一種一種膜電極的水管理方法，包括：

4、獲取待測(cè)膜電極的當(dāng)前電流密度和所述待測(cè)膜電極內(nèi)水泡聲的當(dāng)前振幅；

5、根據(jù)預(yù)設(shè)參考曲線確定所述當(dāng)前電流密度對(duì)應(yīng)的參考振幅，其中，所述預(yù)設(shè)參考曲線用于表征在測(cè)試膜電極未被水淹的情況下，電流密度與所述測(cè)試膜電極內(nèi)水泡聲的振幅之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

6、根據(jù)所述當(dāng)前振幅與所述參考振幅之間的差異值，確定所述待測(cè)膜電極是否被水淹。

7、在一些實(shí)施例中，所述根據(jù)所述當(dāng)前振幅與所述參考振幅之間的差異值，確定所述待測(cè)膜電極是否被水淹，包括：

8、在所述當(dāng)前振幅與所述參考振幅之間的差異值在第一預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的情況下，確定所述待測(cè)膜電極未被水淹；

9、在所述當(dāng)前振幅與所述參考振幅之間的差異值在第二預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的情況下，確定所述待測(cè)膜電極被局部水淹；

10、在所述當(dāng)前振幅與所述參考振幅之間的差異值在第三預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的情況下，確定所述待測(cè)膜電極被完全水淹，其中，所述第一預(yù)設(shè)范圍的上限值、所述第二預(yù)設(shè)范圍的上限值和所述第三預(yù)設(shè)范圍的上限值依次增大。

11、在一些實(shí)施例中，所述第一預(yù)設(shè)范圍為小于10％、所述第二預(yù)設(shè)范圍為10～30％、所述第三預(yù)設(shè)范圍為大于30％。

12、在一些實(shí)施例中，在所述根據(jù)預(yù)設(shè)參考曲線確定所述當(dāng)前電流密度對(duì)應(yīng)的參考振幅之前，所述水管理方法還包括：

13、在預(yù)設(shè)加濕度下對(duì)所述測(cè)試膜電極進(jìn)行電流密度拉載，并記錄不同電流密度下所述測(cè)試膜電極內(nèi)水泡聲的振幅，其中，所述預(yù)設(shè)加濕度在0～30％之間；

14、根據(jù)所述不同電流密度下所述測(cè)試膜電極內(nèi)水泡聲的振幅，構(gòu)建所述預(yù)設(shè)參考曲線。

15、在一些實(shí)施例中，所述在預(yù)設(shè)加濕度下對(duì)所述測(cè)試膜電極進(jìn)行電流密度拉載，包括：

16、在所述預(yù)設(shè)加濕度下，控制所述測(cè)試膜電極的溫度和背壓恒定，并對(duì)所述測(cè)試膜電極進(jìn)行電流密度拉載。

17、根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的第二方面，提供了一種膜電極的水管理設(shè)備，包括處理器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有能夠被所述處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序指令，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序指令時(shí)，實(shí)現(xiàn)上述第一方面任一項(xiàng)所述的方法的步驟。

18、根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的第三方面，提供了一種膜電極的水管理系統(tǒng)，包括：導(dǎo)聲蠟、聲音傳感器、前置放大器、放大器、數(shù)據(jù)采集卡和上述的膜電極的水管理設(shè)備；其中，

19、所述聲音傳感器通過(guò)所述導(dǎo)聲蠟與所述膜電極連接；

20、所述聲音傳感器、前置放大器、放大器、數(shù)據(jù)采集卡和所述膜電極的水管理設(shè)備依次連接。

21、在一些實(shí)施例中，所述聲音傳感器設(shè)置于所述膜電極所在的燃料電池的陰極側(cè)流場(chǎng)的頂部。

22、在一些實(shí)施例中，所述前置放大器的帶寬范圍為20khz～5mhz。

23、在一些實(shí)施例中，所述膜電極的水管理設(shè)備還用于獲取所述數(shù)據(jù)采集卡采集到的水泡聲，并對(duì)所述水泡聲進(jìn)行快速傅里葉變換，得到所述水泡聲的振幅。

24、在本申請(qǐng)中，通過(guò)獲取待測(cè)膜電極的當(dāng)前電流密度和所述待測(cè)膜電極內(nèi)水泡聲的當(dāng)前振幅；根據(jù)預(yù)設(shè)參考曲線確定所述當(dāng)前電流密度對(duì)應(yīng)的參考振幅，其中，所述預(yù)設(shè)參考曲線用于表征在測(cè)試膜電極未被水淹的情況下，電流密度與所述測(cè)試膜電極內(nèi)水泡聲的振幅之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；根據(jù)所述當(dāng)前振幅與所述參考振幅之間的差異值，確定所述待測(cè)膜電極是否被水淹。其中，利用水泡聲的振幅和預(yù)設(shè)參考曲線實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)膜電極是否被水淹，以便于對(duì)水淹情況及時(shí)預(yù)警，避免了對(duì)膜電極造成不可逆損傷。

25、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本申請(qǐng)。

技術(shù)特征：

1.一種膜電極的水管理方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜電極的水管理方法，其特征在于，所述根據(jù)所述當(dāng)前振幅與所述參考振幅之間的差異值，確定所述待測(cè)膜電極是否被水淹，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膜電極的水管理方法，其特征在于，所述第一預(yù)設(shè)范圍為小于10％、所述第二預(yù)設(shè)范圍為10～30％、所述第三預(yù)設(shè)范圍為大于30％。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膜電極的水管理方法，其特征在于，在所述根據(jù)預(yù)設(shè)參考曲線確定所述當(dāng)前電流密度對(duì)應(yīng)的參考振幅之前，所述水管理方法還包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的膜電極的水管理方法，其特征在于，所述在預(yù)設(shè)加濕度下對(duì)所述測(cè)試膜電極進(jìn)行電流密度拉載，包括：

6.一種膜電極的水管理設(shè)備，包括處理器和存儲(chǔ)器，其特征在于，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有能夠被所述處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序指令，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序指令時(shí)，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至5中任一所述的方法的步驟。

7.一種膜電極的水管理系統(tǒng)，包括：導(dǎo)聲蠟、聲音傳感器、前置放大器、放大器、數(shù)據(jù)采集卡和權(quán)利要求6所述的膜電極的水管理設(shè)備；其中，

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的膜電極的水管理系統(tǒng)，其特征在于，所述聲音傳感器設(shè)置于所述膜電極所在的燃料電池的陰極側(cè)流場(chǎng)的頂部。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的膜電極的水管理系統(tǒng)，其特征在于，所述前置放大器的帶寬范圍為20khz～5mhz。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的膜電極的水管理系統(tǒng)，其特征在于，所述膜電極的水管理設(shè)備還用于獲取所述數(shù)據(jù)采集卡采集到的水泡聲，并對(duì)所述水泡聲進(jìn)行快速傅里葉變換，得到所述水泡聲的振幅。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種膜電極的水管理方法、設(shè)備及系統(tǒng)，應(yīng)用于燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，所述方法包括：獲取待測(cè)膜電極的當(dāng)前電流密度和所述待測(cè)膜電極內(nèi)水泡聲的當(dāng)前振幅；根據(jù)預(yù)設(shè)參考曲線確定所述當(dāng)前電流密度對(duì)應(yīng)的參考振幅，其中，所述預(yù)設(shè)參考曲線用于表征在測(cè)試膜電極未被水淹的情況下，電流密度與所述測(cè)試膜電極內(nèi)水泡聲的振幅之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；根據(jù)所述當(dāng)前振幅與所述參考振幅之間的差異值，確定所述待測(cè)膜電極是否被水淹。其中，利用水泡聲的振幅和預(yù)設(shè)參考曲線實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)膜電極是否被水淹，以便于對(duì)水淹情況及時(shí)預(yù)警，避免了對(duì)膜電極造成不可逆損傷。

技術(shù)研發(fā)人員：曹天鵬,高佳武,周江峰,唐雪君,李洪濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東風(fēng)汽車集團(tuán)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17