【中国科技网】我学者提出氢燃料电池不伤害原有设备的检测理论及方法

时间: 2024-06-26 20:05:55 |   作者: 产品视频

  记者从中国科学技术大学了解到，该校工程科学学院毛磊特任研究员团队发展了一种基于磁场成像的氢燃料电池不伤害原有设备的检测理论及方法，突破现有氢燃料电池性能表征依赖于材料分析、电流分布等侵入式检验测试手段的瓶颈，研究成果发表在《Cell》期刊旗下的《物理科学报告》上。

  氢燃料电池（PEMFC）被大范围的应用于氢能利用领域，然而影响商用氢燃料电池系统可靠性的重要的因素，是在电池运行过程中难以进行电池性能表征并识别电池异常状态。目前，主要的状态识别方法仅可对PEMFC状态变化进行识别，但难以对电池里面状态变化的发展路径及对应机理进行仔细的检测及分析，从而无法根据识别结果对PEMFC系统来进行对应调控，进而保障PEMFC系统的运行安全。

  在PEMFC运行过程中，电池性能状态与其内部水分布、电流分布息息相关。目前，有关技术主要是通过材料分析、水传输分布、电流分布等手段来评估氢燃料电池性能状态。然而这些技术会干扰电池的运作时的状态，甚至破坏电池固有结构和性能，进而很难保证技术可靠性和实用性。

  科研人员将PEMFC内部电流分解为平行膜方向膜电流和垂直膜方向主电流，并揭示了氢燃料电池故障时性能直线下降的本质原因是参与化学反应的主电流减少，寄生损耗的膜电流增加，因此膜电流及其激发磁场可以反映电池性能变化。这是在该研究领域内首次系统性分析并提出了氢燃料电池的性能变化与其内部不同分量电流和激发磁场的关联机制。

  研究人员首先通过建立多物理场PEMFC仿真建模，对PEMFC在不同运作时的状态下的膜电流及其磁场分布变化做多元化的分析；进而搭建PEMFC外部磁场检测系统，通过检验测试PEMFC运行过程中的膜电流磁场分布，分析PEMFC系统内部状态变化路径及对应机制。

  这项研究工作中提出了一种基于磁场成像的PEMFC系统无损害检验测试理论及方法，可在PEMFC运行过程中揭示状态变化的起源和演变过程，在商用PEMFC系统的状态检测及异常识别方面极具应用潜力。