此外,研究發現,電堆故障往往因為積水,與積水和加工缺陷有關,譬如中間換刀會在加工的地方留下痕跡,這個地方就容易形成積水。
燃料電池壽命評價技術
清華大學試驗證明駕駛循環下燃料電池性能衰減率可用四個工況下的衰減率疊加表示,基于數學推導給出了基于實驗室測試和道路運行工況譜的壽命預測公式。總試驗時間為200小時左右,然后據此推測出燃料電池在車上的使用壽命。這項工作的優勢是,在實驗室就可以對電池壽命進行預測和評價,在缺少燃料電池車的標準駕駛循環情況下,可預測燃料電池在各種駕駛循環下的使用壽命。
現在,燃料電池汽車還沒有標準的駕駛循環。每輛車裝多大功率的電池,其動力構型是多裝燃料電池還是多裝蓄電池,沒有一定的標準。這也意味著不同配型的燃料電池在車上的輸出性能會不同,工況變化和變化頻率幅度都會不一樣。另外,同樣一輛車在不同時段、不同路段運行,駕駛循環也會不同。清華大學通過在實驗室把燃料電池在各個工況下的衰減率計算出來,然后重新組合出不同的駕駛循環。并計算不同駕駛循環下燃料電池的壽命是多少。
通過測試,清華大學的研究人員發現這種預測結果相當不錯。用同樣的燃料電池裝在車上計算衰減率和使用壽命,在一輛車上能跑2600小時,裝到另一輛車上跑1900小時。當然在實際測試中,這些車都沒有跑那么長時間,因為只試運行了一年,大約跑了1200小時就結束了。但是預測的性能衰減率與實際情況非常吻合。
動態閉環調控技術防止燃料電池水淹
清華大學的另一項研究是用動態閉環調控技術預防電堆故障,這是一種防止水淹的技術。
早些時候,清華大學的研究人員發現氫氣壓力降可以作為燃料電池水淹的判定條件,并研究出了壓力降精確計算公式。在正常情況下,實測壓力降與公式吻合,當出現水淹時,實測值明顯偏離公式計算值。
這個公式還可以用于燃料電池雙極板流場設計中。過去設計燃料電池流場所用的壓力降經驗公式,與實際燃料電池工作中的壓力降差異較大,因為它沒有電流參數。
有了這個公式以后,就可以判斷出什么時候出現水淹現象,如果等壓力降到降到燃料電池已經被水堵死,再去解決故障就很難了。
清華大學通過試驗又發現燃料電池從出現水淹,到被堵死之前,壓力降會有很明顯的平臺現象,而且持續時間很長。通過給燃料電池設置控制窗,可以在發現特定點的時候趕快進行處理,不等它進入平臺就可以進行調控,很好地防止燃料電池水淹。
基于這樣的理念,清華大學把動態閉環調控技術做成了一個專業軟件和控制系統,可以實現燃料電池的自動控制,防止燃料電池出現水淹。在實驗室的測試過程中,曾人為創造水淹情況,通過運用這個系統燃料電池很快就自動恢復到正常了。
同步檢測燃料電池堆多片膜電極的多參數
過去,只能用線性電位掃描法和循環伏安法分別檢測單片膜電極的各參數,但是無法對電堆進行測試。如果對電堆使用循環伏安法,很難保證燃料電池的電壓呈線性上升,因為每節電流都不一致,會使得電壓升高率不一樣。

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