氢听剧场 | 汪浩：《基于电化学原理的电堆诊断技术及测试设备》

非常荣幸，首先给大家稍微简单地介绍一下科威尔技术股份有限公司，我们是一家以测试电源为基础产品，为多行业提供测试系统及智能制造设备的综合性测试装备公司，我所在的是科威尔的氢能事业部，主要围绕制氢和用氢端的测试产品，今天给大家的分享是我们基于基于电化学原理的电堆诊断技术及测试装备。

首先简单介绍一下相关的技术背景，现在我们有很多客户，在使用测试台时往往测试燃料电池电堆的极化曲线，，也会关注一下它对于整堆当中的一些单体电池电压一致性的问题，现状是客户只知道比如这个极化曲线以及单体电压某一片偏高或者它的性能的好坏，目前大家从测试的整个背景来说，我们只给客户提供了最终的结果，但是对于结果的一些分析并没有提供很大的帮助，比如一个单片的电池电压过高或者过低，有可能是因为一些传质的原因，有可能它的渗氢电流或者膜本身活化的问题，有可能是一些穿孔的问题，现阶段的测试台只能给客户提供一些性能的测试，对于一些差异性的或者对一些分析以及诊断还是比较缺失的。

对于现在渗氢电流的测试，大多数客户在做一些膜电极或者材料级开发的时候，会做一些电化学属性的测试，会用到一些电化学工作站来测单片的LSV的问题，但对于大功率电堆，比如整堆的大功率来说，电化学工作站并不适用于对于整堆渗氢电流的测试，科威尔也做了相关的探索，采用直流拉载的方式，施加直流的激励作为我们相关测试整堆级关于渗氢电流的测试方法。我们也做了最右边的一个对比，我们使用全尺寸的单片燃料电池测试，对比了在恒电流以及在电化学工作站测试的方法，其中我们可以发现随着温度和压力的增加，整体跟电化学工作站方式的趋势是保持一致的。第二种，我们也对比了这两种方式在不同的条件下的最大误差，整体的误差是可以保持在5%的误差，这样一个误差还是可以接受的。第三是我们在北京大兴的氢能试验室，对比了不同压力下单片电池渗氢电流的测量，我们发现整体两种方式在方法上或者精度上是可行的。

第二种是ECSA，左边大家都比较熟悉，是我们这种单片电池测有效面积、活性面积的方式，同时对比了恒流拉载以及电化学的两种方式，发现首先随着温度的升高，不管是温度还是压力来说，两种方法整体的趋势还是保持一致的。其次，我们最大的误差还是保持在5%的误差范围内，现在对于直流拉载，比如我们测试渗氢电流或者测ECSA来说，这种方法还是可行的。

我们在整堆级，以及负载和开关电源对于电堆阻抗方面的一些影响当中，我们也做了相关实验，大家可能都知道我们的回馈式负载在燃料电池电堆当中对于阻抗的影响是非常大的，但是具体大到一个什么程度？我们做了一个单片的测试，首先我们做了三种方案，最上面的这种方案1是最原始的方式，我们用电化学工作站来提供扰动，并且直流拉载的电源是采用外置的电源拉载方式。第二种，我们虽然用电化学工作站来提供扰动，但是这个电源，并不断开。最后一种让电化学工作站不仅提供扰动，也提供电源，并且把外部的电源给断掉的情况下，我们发现这三种阻抗测试是截然不同的。

分析了一下主要的原因，大家可以看到，我们在三处的电流分别是对应的槽本身、电化学工作站以及在测试台，三处的电流呈现出不一样的趋势，特别是在高频的情况下，负载对于整个阻抗或者电源对于整个阻抗的影响是非常显著的。基于此，我们也开发出了一款产品，是针对于整堆级，特别是对于燃料电池百千瓦级的阻抗测试装置，这个阻抗测试装置满足我们定频和扫频的需求，最高的频率可以达到20K赫兹，同时根据我们搭配的电压和电流的通道，配合适当的电流和电压的传感器，可以当功率分析仪使用。其次，它不仅仅是可以测整堆的阻抗，对于单片以及片组之间的阻抗，同样也可以测试得到。

最后是关于产品集成这块，首先给大家看到的是科威尔关于燃料电池电堆的测试产品，包括流量、温度、压力的控制，其次我们也配置了很多选配项的功能，包括阻抗测试、渗氢电流测试、气体分配测试、ECSA测试，我们可以做到不管是硬件还是软件上的高度集成。

最后欢迎大家来到我们的展台-装备1号馆A03-74，对相关技术问题进行交流。

谢谢大家！

▲氢听剧场现场▲