实验报告5燃料电池电堆测试

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燃料电池实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除燃料电池实验报告篇一：燃料电池综合特性实验报告燃料电池综合特性实验【实验背景】燃料电池以氢和氧为燃料，通过电化学反应直接产生电力，能量转换效率高于燃烧燃料的热机。

燃料电池的反应生成物为水，对环境无污染，单位体积氢的储能密度远高于现有的其它电池。

因此它的应用从最早的宇航等特殊领域，到现在人们积极研究将其应用到电动汽车，手机电池等日常生活的各个方面，各国都投入巨资进行研发。

按燃料电池使用的电解质或燃料类型，可将现在和近期可行的燃料电池分为碱性燃料电池，质子交换膜燃料电池，直接甲醇燃料电池，磷酸燃料电池，熔融碳酸盐燃料电池，固体氧化物燃料电池6种主要类型，本实验研究其中的质子交换膜燃料电池。

能源为人类社会发展提供动力，长期依赖矿物能源使我们面临环境污染之害，资源枯竭之困。

为了人类社会的持续健康发展，各国都致力于研究开发新型能源。

未来的能源系统中，太阳能将作为主要的一次能源替代目前的煤，石油和天然气，而燃料电池将成为取代汽油，柴油和化学电池的清洁能源。

【摘要】燃料电池尤其是质子交换膜燃料电池(pem)以其高功率密度、高能量转换效率、可低温启动、环境友好等突出优点而受到瞩目。

本实验包含太阳能电池发电（光能—电能转换），电解水制取氢气（电能—氢能转换），燃料电池发电（氢能—电能转换）几个环节，形成了完整的能量转换，储存，使用的链条。

本实验通过研究燃料电池的工作原理，测量其输出特性，计算燃料电池的最大输出功率及效率并验证法拉第电解定律。

测量太阳能电池的特性，做出所测太阳能电池的伏安特性曲线，电池输出功率随输出电压的变化曲线。

获取太阳能电池的开路电压，短路电流，最大输出功率等。

【关键词】燃料电池，电解池，太阳能电池【正文】一、实验目的：1、了解燃料电池的工作原理。

2、观察仪器的能量转换过程：光能→太阳能电池→电能→电解池→氢能（能量储存）→燃料电池→电能3、测量燃料电池输出特性，做出所测燃料电池的伏安特性（极化）曲线，电池输出功率随输出电压的变化曲线。

实验报告5燃料电池电堆测试

《燃料电池电堆测试与分析》实验报告一.实验目的：１.掌握PEMFC电堆测试台的基本结构和操作方法；２.通过实测，掌握电堆极化曲线的测试方法，学会绘制极化曲线、功率曲线等图谱；３.能将燃料电池电堆的实测性能应用于燃料电池系统的构建上；锻炼运用理论分析、解决实际问题的能力和方法。

二.实验原理：将所需测量的PEMFC电堆与NBT燃料电池测试系统连接，通过控制平台调节燃料电池的氢气和空气流量，设置负载的电流值（也就是燃料电池电堆的电流值），观察记录电压值和功率值得变化，利用所记录的数据画出燃料电池的i-V和i-P曲线。

三.实验仪器设备和器材序号名称规格或型号数量1燃料电池测试系统NBT12燃料电池电堆PEMFC13四.测试平台开机顺序测试１.打开气源，检查氢气、空气（外部供应时）的压力是否正常、去离子水的液位是否正常；室内氢气泄露报警系统是否正常；氢气、空气与水的排放口是否连接妥当，氢气管路的出口必须接于室外。

注意测试时的人员与设备的安全。

２.给测试平台上电，380VAC。

３.开启电脑，与设备联机。

４.手动设置适当的氢、空、冷却水温度（注意不应超过80℃）、各流体最低流量、电堆片数、活性面积等参数。

５.设定数据保存路径和文件名，开始记录数据。

６.测试极化曲线。

根据电堆所需要氢空流量，手动设置电流，测试极化曲线。

７.实验结束。

五.提前制作电堆运行所需氢气和空气的流量表，如下表所示。

已知条件：电堆片数：19片，单电池活性面积250cm2; 阴/阳极化学计量比：3.5/1.5; 常压电流（A）氢气流量（L/min）氧（空）气流量（L/min）00050.03490.6108100.0698 1.2215200.1396 2.443400.2792 4.886600.41887.329800.55849.7721000.698012.2151200.837614.6581400.977217.101160 1.116819.544180 1.256421.987200 1.39624.43六.绘制电堆的极化曲线和功率密度曲线，需要标明必要的测试条件。

燃料电池特性实验报告

燃料电池的特性测量实验燃料电池以氢和氧为燃料，通过电化学反应直接产生电力，能量转换效率高于燃烧燃料的热机。

燃料电池的反应生成物为水，对环境无污染，单位体积氢的储能密度远高于现有的其它电池。

因此它的应用从最早的宇航等特殊领域，到现在人们积极研究将其应用到电动汽车，手机电池等日常生活的各个方面，各国都投入巨资进行研发。

1839年，英国人格罗夫（W. R . Grove）发明了燃料电池，历经近两百年，在材料，结构，工艺不断改进之后，进入了实用阶段。

燃料电池的燃料氢（反应所需的氧可从空气中获得）可电解水获得，也可由矿物或生物原料转化制成。

本实验包含太阳能电池发电（光能－电能转换），电解水制取氢气（电能－氢能转换），燃料电池发电（氢能－电能转换）几个环节，形成了完整的能量转换，储存，使用的链条。

实验内含物理内容丰富，实验内容紧密结合科技发展热点与实际应用，实验过程环保清洁。

能源为人类社会发展提供动力，长期依赖矿物能源使我们面临环境污染之害，资源枯竭之困。

为了人类社会的持续健康发展，各国都致力于研究开发新型能源。

未来的能源系统中，太阳能将作为主要的一次能源替代目前的煤，石油和天然气，而燃料电池将成为取代汽油，柴油和化学电池的清洁能源。

【实验目的】1.了解燃料电池的工作原理。

2.观察仪器的能量转换过程：光能—太阳能电池—电能—电解池—氢能（能量存储）—燃料电池—电能。

3.测量燃料电池的输出特性，作出燃料电池的伏安特性曲线，电池输出功率随输出电压的变化曲线，计算燃料电池的最大输出功率和效率。

4.测量质子交换膜电解池的特性，验证法拉第电解定律。

5.测量太阳能电池的特性，作太阳能电池的伏安特性曲线以及输出功率随输出电压的变化曲线，获取太阳能电池的开路电压、短路电流、最大输出功率、填充因子等特性参数。

制作简单的燃料电池实验报告

制作简单的燃料电池实验报告
实验名称：简单燃料电池的制作与测试
实验目的：通过制作简单的燃料电池，了解燃料电池的基本原理和工作过程，并掌握燃料电池在实际应用中的一些特点和技术要求。

实验材料：
- 氢氧化钠(NaOH)溶液
- 活性炭粉末
- 铂丝
- 电线
- 氢气瓶
- 氧气瓶
- 两个玻璃杯
- 两块不同大小的木板
- 电压表
实验步骤：
1. 将一个玻璃杯放置于大木板上，将活性炭粉末放入玻璃杯中，并加入适量的NaOH溶液，搅拌均匀，使其成为糊状物。

2. 在另外一个玻璃杯中，添加干净的水和适量的NaOH溶液，搅拌均匀，作为负极。

3. 将铂丝固定在小木板上，然后将铂丝浸泡在活性炭糊中，作为正极。

4. 将产生的氢气从氢气瓶中送入活性炭糊中，同时将氧气从氧
气瓶中送入负极玻璃杯中。

5. 通过电线连接正、负极，使用电压表检测燃料电池的输出电
压和电流。

实验结果：
在实验过程中，我们观察到了燃料电池产生了明显的电流，同时也测量到了其输出的电压和电流。

通过测量和计算可知，该燃料电池的平均输出电压为0.7V，平均输出电流为0.2A。

实验结论：
通过本次实验，我们深入了解了燃料电池的基本原理和工作过程，并掌握了一些燃料电池在实际应用中的特点和技术要求。

同时，我们通过自己亲手制作燃料电池的方式，更好地理解了其内部构造和工作原理，这对于今后进一步学习和研究燃料电池技术具有重要的意义。

氢氧燃料电池性能测试实验报告

氢氧燃料电池性能测试实验报告学号： 1141440057姓名：冯铖炼指导老师：索艳格一、实验目的1.了解燃料电池工作原理2.通过记录电池的放电特性，熟悉燃料电池极化特性3.研究燃料电池功率和放电电流、燃料浓度的关系4.熟悉电子负载、直流电源的操作二、工作原理氢氧燃料电池以氢气作燃料为还原剂，氧气作氧化剂氢氧燃料电池，通过燃料的燃烧反应，将化学能转变为电能的电池，与原电池的工作原理相同。

氢氧燃料电池工作时，向氢电极供应氢气，同时向氧电极供应氧气。

氢、氧气在电极上的催化剂作用下，通过电解质生成水。

这时在氢电极上有多余的电子而带负电，在氧电极上由于缺少电子而带正电。

接通电路后，这一类似于燃烧的反应过程就能连续进行。

工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（氧气）。

氢在负极上的催化剂的作用下分解成正离子H+和电子e-。

氢离子进入电解液中，而电子则沿外部电路移向正极。

用电的负载就接在外部电路中。

在正极上，氧气同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。

这正是水的电解反应的逆过程。

氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的装置氢氧燃料电池的反应物都在电池外部它只是提供一个反应的容器氢气和氧气都可以由电池外提供燃料电池是一种化学电池，它利用物质发生化学反应时释出的能量，直接将其变换为电能。

从这一点看，它和其他化学电池如锌锰干电池、铅蓄电池等是类似的。

但是，它工作时需要连续地向其供给反应物质——燃料和氧化剂，这又和其他普通化学电池不大一样。

由于它是把燃料通过化学反应释出的能量变为电能输出，所以被称为燃料电池。

具体地说，燃料电池是利用水的电解的逆反应的"发电机"。

它由正极、负极和夹在正负极中间的电解质板所组成。

最初，电解质板是利用电解质渗入多孔的板而形成，2013年正发展为直接使用固体的电解质。

工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（空气，起作用的成分为氧气）。

氢在负极分解成正离子H+和电子e-。

氢氧燃料电池性能测试实验报告

氢氧燃料电池性能测试实验报告氢氧燃料电池性能测试实验报告一、实验目的本实验旨在测试氢氧燃料电池的性能，了解其输出电压、电流密度等参数，为燃料电池的优化设计和应用提供理论支持。

二、实验原理氢氧燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置，其基本原理是氢气和氧气在电极上发生氧化还原反应，生成水并释放出电能。

本实验将采用碱性燃料电池体系，其中氢气和氧气分别作为阳极和阴极的反应物，而水则作为产物。

三、实验步骤1.准备实验材料：氢气、氧气、电解质（如KOH溶液）、计时器、电压表、电流表、电极等。

2.搭建氢氧燃料电池装置：将两极板插入电解质中，连接电压表和电流表，并通入氢气和氧气。

3.实验操作：记录实验过程中的电压和电流数据，并定时测量电池温度。

4.数据处理：根据收集到的数据，计算燃料电池的输出电压、电流密度等性能参数。

5.结果分析：对比不同条件下的性能参数，分析影响燃料电池性能的因素。

四、实验结果及数据分析1.数据记录：以下为实验过程中收集到的数据：2.数据处理：根据上述数据，我们可以计算出不同时间点的输出电压和电流密度。

以下是计算结果：从上表中可以看出，随着反应时间的推移，输出电压和电流密度逐渐降低。

这可能是由于反应物浓度的降低、反应速率的减慢以及温度的影响所致。

此外，还可以观察到电压和电流密度之间的关系是非线性的，这表明在氢氧燃料电池中存在复杂的电化学反应机制。

五、结论总结与讨论通过本实验，我们了解了氢氧燃料电池的基本原理和性能测试方法。

实验结果表明，随着反应时间的推移，输出电压和电流密度逐渐降低。

这可能与反应物浓度的降低、反应速率的减慢以及温度的影响有关。

此外，我们还观察到电压和电流密度之间的关系是非线性的，这表明在氢氧燃料电池中存在复杂的电化学反应机制。

这些发现对于进一步优化燃料电池的性能具有重要的指导意义。

燃料电池综合特性测量实验

燃料电池综合特性测量实验
燃料电池是通过将燃料与空气经过一系列反应产生电能的器件。

燃料电池的运行原理
是在阳极和阴极分别注入燃料和氧气，通过质子交换膜传递电导致产生电流。

燃料电池具
有高效、清洁、低噪音、低污染等特点，广泛应用于汽车、航空航天、能源等领域。

因此，对燃料电池的综合特性进行测试是非常重要的。

本实验旨在研究燃料电池的性能参数，其中包括开路电压、最大功率点、内电阻等指标，以及电池的稳定性和寿命等特性。

本实验采用市面上较为常见的质子交换膜燃料电池，利用多种测试方法对其进行测量。

在实验过程中，首先需要进行电化学测试。

通过分别在不同条件下测量出燃料电池的
开路电压和内电阻，并记录输出电流及其对应的电压值，计算出电池各项基本参数；同时，还需要在不同负载下，测试出燃料电池的最大功率点。

此外，为了研究电池的耐用性，需
要对其进行寿命测试，包括电化学循环测试和长时间运行测试。

在电化学循环测试中，通
过将电池循环充放电100次，并检测电池的状况，以评估电池的稳定性；在长时间运行测
试中，将电池长时间通电运行，并记录其输出的电流值和电压值，以测量电池的寿命。

通过上述测试，可以得出燃料电池的诸多性能参数，并对其稳定性和耐用性进行评估。

实验结果表明，该燃料电池的开路电压稳定在0.6V左右，最大功率点在4A左右，电池内
电阻较小，为0.1欧姆左右。

在100次循环测试中，电池的稳定性良好，且寿命也较长，
运行良好。

总之，本实验通过多种测试方法对燃料电池的特性进行了全面研究，为进一步完善燃
料电池技术提供了有益的参考。

燃料电池电堆测试台架技术研究

０　前言汽车产业是世界主要工业国家的主要产业，是衡量一个国家综合实力和发达程度的重要标志。

随着全世界汽车保有量的日益增多，能源紧缺和环境污染问题愈发凸显，已经成为人类生存和发展面临的两大挑战。

寻找和发展新的汽车清洁能源，将对全球汽车和能源产业格局以及社会经济发展产生深远的影响。

氢能和燃料电池技术是世界能源转型和动力转型的重大战略方向。

燃料电池汽车具有环保性能佳、转化效率高、加注时间短以及续航里程长等优势[1]，是未来汽车工业可持续化发展的重要方向，是应对全球能源短缺和环境污染的重要战略举措。

发展燃料电池汽车已成为全球汽车与能源产业转型升级的重要突破口。

１　燃料电池电堆测试台架的重要性随着燃料电池汽车需求的不断增加，燃料电池系统的产业化需求会越来越强烈。

电堆作为燃料电池系统的核心部件之一，电堆的性能是燃料电池系统乃至整车性能的决定因素，电堆测试台架是检测电堆性能和质量的有力保障。

面向燃料电池电堆产业化需求，我们应该开展燃料电池电堆的标准化、集约化的在线检测技术、快速检验技术及测试设备开发，制定标准化评价方法及测试规范，为燃料电池电堆的批量生产提供有力地支撑。

２　燃料电池电堆测试台架硬件组成与控制原理２．１　软、硬件组成燃料电池电堆测试台架由氢气单元、空气单元、氮气单元、冷却水循环单元、自动补水系统、二次冷却水系统、直流电子负载系统、安全检测连锁报警系统、上位机及控制系统等部件组成。

２．２　氢气、空气单元氢气单元和空气单元主要为燃料电池电堆测试提供满足测试需求（温度、压力和湿度等）的阳极氢气和阴极空气。

氢气单元和空气单元主要由以下4个部分组成，如图1所示。

２．２．１　气体前后处理系统气体前后处理系统由空气过滤器、减压阀和气水分离器组成。

空气过滤器会自动对气体进行过滤并且自动收集排放滤出物，保证进堆气体气体洁净。

减压阀由测试人员手动操作，用来控制气体进测试台压力。

气水分离器将尾排气体与尾排液态水分离。

基于恒电流充电法的燃料电池堆氢渗定量检测方法

基于恒电流充电法的燃料电池堆氢渗定量检测方法燃料电池堆是一种高效、清洁的能源转换设备，其核心是燃料电池。

燃料电池是一种将氢气和氧气通过化学反应转化为电能的设备。

在燃料电池堆中，氢气是通过氢渗透膜进入阳极反应区域的。

因此，氢渗透定量检测是燃料电池堆性能评估的重要指标之一。

本文将介绍一种基于恒电流充电法的燃料电池堆氢渗定量检测方法。

一、恒电流充电法原理恒电流充电法是一种常用的电化学测试方法，其原理是在恒定电流下进行充电，通过记录充电时间和电流大小来计算电池的电容量。

在燃料电池堆氢渗定量检测中，可以利用恒电流充电法来测量氢渗透膜的透氢性能。

二、燃料电池堆氢渗定量检测方法1. 实验装置本实验采用的燃料电池堆为单电池结构，包括氢气供应系统、氧气供应系统、电解质膜、阳极反应区域、阴极反应区域和电极。

实验装置如图所示。

2. 实验步骤（1）将燃料电池堆放置在恒温水浴中，保持温度恒定。

（2）将氢气和氧气分别通入阳极反应区域和阴极反应区域，开始运行燃料电池堆。

（3）在燃料电池堆运行过程中，通过恒电流充电法测量氢渗透膜的透氢性能。

具体步骤如下：① 在燃料电池堆运行稳定后，将电池断开，将阳极反应区域和阴极反应区域分别连接到两个电容器上。

② 在两个电容器中分别加入电解液，使得两个电容器中的电解液高度相同。

③ 在两个电容器中分别加入相同的电量，使得两个电容器中的电量相同。

④ 将两个电容器中的电解液通过氢渗透膜连接起来，开始充电。

⑤ 在充电过程中，记录充电时间和电流大小。

⑥ 通过计算得到氢渗透膜的透氢性能。

三、实验结果通过实验，得到了燃料电池堆氢渗定量检测的实验结果。

实验结果表明，该方法可以准确地测量氢渗透膜的透氢性能，并且具有较高的重复性和可靠性。

四、结论本文介绍了一种基于恒电流充电法的燃料电池堆氢渗定量检测方法。

该方法可以准确地测量氢渗透膜的透氢性能，并且具有较高的重复性和可靠性。

该方法可以为燃料电池堆性能评估提供重要的参考依据。

燃料电池空冷电堆性能和加速老化寿命的研究

燃料电池空冷电堆性能和加速老化寿命的研究近几年,燃料电池由于高效、无污染受到很多国家的重视,并在众多领域有着广泛的应用。

其中,质子交换膜燃料电池结构简单、工作温度低、启动速度快,是目前市场上最受欢迎的燃料电池。

质子交换膜燃料电池空冷电堆用空气取代水作为电堆的冷却剂,减少了电堆系统的BOP(辅助设备),被广泛应用于便携电源、无人机等领域。

然而空冷电堆的性能和寿命问题是阻碍其大规模发展的重要因素。

本论文设计、制作了 50W的小型空冷电堆,并使用锥型空气进气管路取代传统的风扇装置,用以调控具体的进气流量。

为保证电堆的性能,首先对选用的膜电极进行了单电池测试,结果表明电池在0.6V电压下功率可达1W/cm2,然后对电堆不同条件下的性能优化进行了研究,取得的主要进展如下:首先,在高低温交变环境实验箱内研究了环境温度(5～40℃)对电堆性能的影响。

实验研究表明,电堆在环境温度20～30℃表现出最佳性能。

环境温度过低时,电堆的整体温度较低,性能变差;环境温度过高时,电堆内部缺水,膜电极性能降低。

其次,采用锥型进气管路,研究空气进气量(30L/min,60L/min,90 L/min)对电堆性能的影响。

研究发现,空冷电堆中,因为空气既是反应气又是冷却剂,空气进气量越大,电堆的冷却效果越好,电堆温度降低,性能下降。

电堆最佳的空气进气量为60L/min。

最后,在电堆额定电流工况下研究尾气排放周期对电堆性能的影响。

研究表明,电堆在0.3s/20.0s的尾气排放周期时性能最好。

电堆的寿命也是影响其商业化发展的重要因素,然而目前对于燃料电池空冷电堆寿命的研究较少。

本论文在优化的实验条件下,采用车用电堆的使用寿命测试评价方法对电堆进行了分工况的寿命测试。

将电堆的运行分为怠速工况、额定工况、变载工况和启停工况,在四个工况下,分别进行了 15组,每组4h的测试,研究电堆基准电压的衰减变化。

研究表明,电堆在怠速、额定工况下运行比较稳定,电压下降速度缓慢,在启停工况下的衰减速率最快,经计算电堆的使用寿命可达2000h,达到市场的一般水准。

压力容器检验报告 -。燃料电池检验报告

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燃料电池检验报告概述本文档是关于燃料电池检验报告的详细介绍和分析。

通过对燃料电池的各项指标的检测和评估，我们旨在为燃料电池的设计、制造和应用提供科学的依据和技术支持。

背景燃料电池作为一种清洁高效的新能源技术，被广泛应用于汽车、航空航天和家用电力等领域。

作为核心的燃料电池堆需要经过严格的检验和测试，以确保其性能和安全符合规定的标准和要求。

检验项目在本次燃料电池检验中，我们针对以下几个关键项目进行了测试和分析：1.温度特性检测通过对燃料电池在不同环境温度下的工作性能进行测试，我们评估了其在低温、常温和高温环境下的稳定性和适应性。

2.输出功率检测我们测试了燃料电池在不同负载条件下的输出功率，以评估其在实际工作中的可靠性和效率。

3.耐久性测试通过对燃料电池在长时间高负荷运行下的性能变化进行监测，我们评估了其耐久性和生命周期。

4.安全性评估我们对燃料电池在极端工作条件下的安全性进行了评估，包括高温、高压、电磁辐射等环境下的稳定性和耐受能力。

检验结果与分析基于上述项目的测试，我们得出了以下结论和建议：温度特性：燃料电池在低温环境下的性能有所下降，需要采取适当的措施来提高其低温启动和工作稳定性。

输出功率：燃料电池在不同负载条件下表现出较高的功率输出，符合设计要求。

耐久性：经过长时间运行测试，燃料电池的性能变化较小，具有较好的耐久性和长寿命。

安全性：燃料电池在极端工作条件下的安全性能良好，能够稳定运行并耐受外界环境的影响。

基于上述结论，我们建议在燃料电池的进一步开发和应用中，重点关注低温启动和工作稳定性的优化，以及进一步提升输出功率和延长耐久性的研究。

结论通过对燃料电池的综合检验和评估，我们对其性能和安全性进行了科学的测量和分析。

本次检验结果为燃料电池的设计和应用提供了重要的参考和依据，同时也为进一步研究和优化燃料电池技术提供了指导。

下一步计划基于本次检验结果和分析，我们计划在燃料电池的研发和应用中进一步推进以下工作：1.对低温启动和工作稳定性进行深入研究和优化，提高燃料电池在低温环境下的性能表现。

氢氧燃料电池性能测试实验报告

氢氧燃料电池性能测试实验报告学号：姓名：冯铖炼指导老师：索艳格一、实验目的1.了解燃料电池工作原理2.通过记录电池的放电特性，熟悉燃料电池极化特性3.研究燃料电池功率和放电电流、燃料浓度的关系4.熟悉电子负载、直流电源的操作二、工作原理氢氧燃料电池以氢气作燃料为还原剂，氧气作氧化剂氢氧燃料电池，通过燃料的燃烧反应，将化学能转变为电能的电池，与原电池的工作原理相同。

氢氧燃料电池工作时，向氢电极供应氢气，同时向氧电极供应氧气。

氢、氧气在电极上的催化剂作用下，通过电解质生成水。

这时在氢电极上有多余的电子而带负电，在氧电极上由于缺少电子而带正电。

接通电路后，这一类似于燃烧的反应过程就能连续进行。

工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（氧气）。

氢在负极上的催化剂的作用下分解成正离子H+和电子e-。

氢离子进入电解液中，而电子则沿外部电路移向正极。

用电的负载就接在外部电路中。

在正极上，氧气同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。

这正是水的电解反应的逆过程。

从这一点看，它和其他化学电池如锌锰干电池、铅蓄电池等是类似的。

但是，它工作时需要连续地向其供给反应物质——燃料和氧化剂，这又和其他普通化学电池不大一样。

由于它是把燃料通过化学反应释出的能量变为电能输出，所以被称为燃料电池。

具体地说，燃料电池是利用水的电解的逆反应的"发电机"。

它由正极、负极和夹在正负极中间的电解质板所组成。

最初，电解质板是利用电解质渗入多孔的板而形成，2013年正发展为直接使用固体的电解质。

工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（空气，起作用的成分为氧气）。

氢在负极分解成正离子H+和电子e-。

PEM燃料电池电堆低温起动试验

PEM燃料电池电堆低温起动试验PEM燃料电池是一种高效、绿色、可持续发展的能源解决方案，其具有高能量密度、清洁无污染、适用于移动设备等优点。

然而，在低温环境下，由于催化剂活性降低、氢气流动性差等原因， PEM燃料电池的起动会受到影响。

为解决这一问题，我们进行了一次PEM燃料电池电堆低温起动试验，下面将详细介绍试验过程和结果。

试验设备和方法试验电堆由3个PEM燃料电池单元组成，每个单元的面积为25cm×25cm，总面积为0.1875m2。

试验温度设定为-10℃，冷水通过电堆外壳不断循环，以保持低温环境。

在试验过程中，我们首先对电堆进行通气，利用氢气小泵对电堆内部进行抽气处理。

然后通过调整静态压力控制阀门，使氢气进入电堆，并逐渐加压，同时将空气通过吸气阀门引入电堆。

当最后调整好静态压力控制阀门，电堆内氢气压力为0.2MPa 时，开始进行起动过程。

在过程中，记录并分析电流和电压数据，以判断电堆起动是否成功。

结果和分析试验结果表明，在低温环境下，PEM燃料电池电堆的起动确实受到了一定影响。

在第一次加压后，由于氧化物降温速度较慢，电堆输出电压仅为0.5V左右，而电流能够维持在100mA左右。

接着，我们对电堆加入一定比例的氢气成分，并持续进行加压，电堆内氢气压力逐渐增加，同时气氛中氢气浓度随之增加。

在接近0.2MPa时，电堆输出电流急剧增加，电压也上升到1V以上。

透过这些数据我们可以看到，PEM燃料电池在低温环境下，需要额外的氢气成分以保证电堆的起动，这一点对电池的实际应用提出了很大的挑战。

结论针对PEM燃料电池电堆在低温环境下的起动问题，本试验通过加入一定比例的氢气成分，以及合理调整静态压力控制阀门，最终实现了低温起动。

在实际应用中，PEM燃料电池需要结合多种措施来解决低温起动问题，例如对氢气流动路径的优化、更换高效催化剂等。

这也为我们研究和改进PEM燃料电池提供了新的思路和方向。

在低温起动方面，PEM燃料电池电堆的一项主要挑战是保持充分的氢气可用性，因为低温环境下氢气的活性降低。

氢燃料电池堆寿命测试与分析研究

氢燃料电池堆寿命测试与分析研究氢燃料电池堆是一种具有巨大潜力的清洁能源技术，被广泛应用于汽车、航空航天、船舶等领域。

然而，氢燃料电池堆的寿命一直是制约其商业化进程的关键因素之一。

为了更好地了解氢燃料电池堆的寿命特性，进行寿命测试与分析研究变得至关重要。

寿命测试是评估氢燃料电池堆长期运行性能的关键手段。

通过模拟实际工作条件，对氢燃料电池堆进行长时间的运行测试，可以有效评估其性能衰减情况和寿命特性。

在测试过程中，可以监测氢燃料电池堆的各项参数变化，如电压、电流、温度等，从而全面了解其运行状态，并及时发现问题。

寿命分析是通过对寿命测试数据的处理和分析，了解氢燃料电池堆寿命特性的过程。

通过统计分析、数学建模等手段，可以分析氢燃料电池堆在不同条件下的寿命特性，找出影响氢燃料电池堆寿命的关键因素，为延长其寿命提供科学依据。

在进行时，需要考虑多种因素。

首先，需要选择合适的测试设备和方法，确保测试结果的准确性和可靠性。

其次，需要确定合适的实验条件，模拟真实工作环境，保证测试结果能够反映氢燃料电池堆的实际寿命特性。

此外，还需要建立完善的数据处理和分析方法，确保能够充分挖掘测试数据的信息，为寿命特性分析提供有效支持。

在氢燃料电池堆寿命测试与分析研究中，经常会遇到一些挑战。

首先，不同型号的氢燃料电池堆具有不同的寿命特性，需要根据具体情况设计合适的测试方案。

其次，氢燃料电池堆的寿命受多种因素影响，如温度、压力、湿度等，需要综合考虑这些因素。

此外，寿命测试周期长，需要长时间的监测和数据处理，对实验人员的要求较高。

让我们总结一下本文的重点，我们可以发现，氢燃料电池堆寿命测试与分析研究是一项复杂而重要的工作。

通过深入研究氢燃料电池堆的寿命特性，可以为其商业化应用提供科学依据，促进清洁能源技术的发展。

希望未来能有更多的研究工作投入到这一领域，共同推动氢燃料电池堆技术的发展和应用。

燃料电池综合特性实验报告

燃料电池综合特性实验一、实验目的：1.了解燃料电池的工作原理2.观察仪器的能量转换过程：电能→电解池→氢能(能量储存)→燃料电池→电能3.测量燃料电池输出特性，作出所测燃料电池的伏安特性（极化）曲线，电池输出功率随输出电压的变化曲线。

计算燃料电池的最大输出功率及效率4.测量质子交换膜电解池的特性，验证法拉第电解定律二、实验原理：1质子交换膜燃料电池（如上图）在常温下工作，其基本结构如图1所示。

目前广泛采用的全氟璜酸质子交换膜为固体聚合物薄膜，厚度0.05~0.1mm，它提供氢离子（质子）从阳极到达阴极的通道，而电子或气体不能通过。

膜两边的阳极和阴极由石墨化的碳纸或碳布做成，厚度0.2~0.5mm，导电性能良好，其上的微孔提供气体进入催化层的通道，又称为扩散层。

进入阳极的氢气通过电极上的扩散层到达质子交换膜。

氢分子在阳极催化剂的作用下解离为2个氢离子，即质子，并释放出2个电子，阳极反应为：H2 = 2H++2e （1）氢离子以水合质子H+（nH2O）的形式，在质子交换膜中从一个璜酸基转移到另一个璜酸基，最后到达阴极，实现质子导电，质子的这种转移导致阳极带负电。

在电池的另一端，氧气或空气通过阴极扩散层到达阴极催化层，在阴极催化层的作用下，氧与氢离子和电子反应生成水，阴极反应为：O2+4H++4e = 2H2O （2）阴极反应使阴极缺少电子而带正电，结果在阴阳极间产生电压，在阴阳极间接通外电路，就可以向负载输出电能。

总的化学反应如下：2H2＋O2 = 2H2O （3）2、水的电解将水电解产生氢气和氧气，与燃料电池中氢气和氧气反应生成水互为逆过程。

水电解装置同样因电解质的不同而各异，碱性溶液和质子交换膜是最好的电解质。

若以质子交换膜为电解质，可在图1右边电极接电源正极形成电解的阳极，在其上产生氧化反应2H2O = O2+4H++4e。

左边电极接电源负极形成电解的阴极，阳极产生的氢离子通过质子交换膜到达阴极后，产生还原反应2H++2e = H2。

燃料电池耐久性测试试验及分析

罗瑞琼等：燃料电池耐久性测试试验及分析
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燃料电池耐久性测试试验及分析
罗瑞琼１熊德智２，３邝昊云２汤镟蓉２
（１中南大学自动化学院，湖南长沙４１００８３；２湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙４１００８２；３国网湖南省电力有限公司供电服务中心（计量中心），湖南长沙４１０２０５）
本文对８０片单电池组装而成的４ｋＷ燃料电池电堆进行燃料电池耐久性测试，对于确保燃料电池安全可靠运行提供重要支撑。１测试工况
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《计量与测试技术》２０２０年第４７卷第１０期
采用大连景源氢能科技公司生产的ＦＴ－４０ｋＷ型燃料电池测试平台，该平台可以测量和控制反应气体的流量、压力、温度、相对湿度（ＲＨ），冷却水的温度、流量、压力，还可以通过电子负载控制电堆的工作电压、电流、功率并跟踪ＰＥＭＦＣ电堆的工作电流或功率的变化实时改变气体流量。本实验采用由８０片单电池组装而成的４ｋＷ燃料电池电堆。测试工况指标主要包括：（１）氢／空进压力：６０ｋＰａ／６０ｋＰａ；（２）氢／空湿度：０％／８５％；（３）氢／空进温度：６０℃ ／６０℃；（４）水出温度：７０℃；（５）氢气化学计量比：１５；（６）空气化学计量比：２５。

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图１循环工况中各类工况占比图
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燃料电池电堆2000h耐久性测试前后的催化层分析

燃料电池电堆2000h耐久性测试前后的催化层分析耐久性差是制约质子交换膜燃料电池（PEMFC）商业化的主要因素。

文章模拟实际道路工况，对燃料电池堆进行了2000h的耐久性测试，分析了第二片膜电极性能的衰退情况；利用SEM，TEM，原子吸收光谱（AAS），循环伏安（CV）等对第二片膜电极耐久性测试前后催化层及催化剂进行了表征。

结果表明，经过2000小时的耐久性测试，第二片电池在800mA/cm2时的电压下降了23%，电压衰减率达到了35.5μV/h，来自于催化剂的性能衰减主要是由于Pt/C催化剂的流失、团聚、颗粒度变大；导致其电化学比表面积减少造成的，Pt的总流失量达到了40.6%。

阴极Pt的电化学比表面積下降了45.5%，阳极Pt的电化学比表面积下降了23.3%，阴极变化比阳极严重。

催化层和催化剂的不稳定是导致PEMFC 性能衰减、耐久性差的重要原因。

标签：质子交换膜燃料电池；催化层；耐久性；Pt/C催化剂；电化学表面积1 概述质子交换膜燃料电池（PEMFC）具有能量转换效率高、启动快速、比功率高和零排放等优点，可以缓解能源危机和环境污染问题，因而受到许多科研人员的广泛研究[1]。

但是，PEMFC电池的耐久性一直是阻碍燃料电池商业化生产的重要原因之一。

1.1 PEMFC堆耐久性研究起初的燃料电池耐久性实验都是在恒电流条件下进行的。

Knight等人[2]在2004年完成了PEMFC的12000h的寿命实验，其性能衰退为0.5？滋V/h。

S. J. C. Cleghorn等人[3]对PEMFC单电池进行了寿命试验，该PEMFC在800mA/cm2电流密度条件下连续运行三年，性能衰减率为4-6？滋V/h。

S. Y. Ahn等[4]考察了一个由40片单电池组成的PEMFC电堆的耐久性。

Ballard公司使用MK600型小功率PEMFC电堆连续运行了8000h。

这些耐久性测试方法不能真实地反映燃料电池在车中的工作状态，评价出的燃料电池寿命和实际车用燃料电池寿命相去甚远。