1月6日—8日，由勢銀（TrendBank）主辦的“2020勢銀氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)年會”在上海虹橋新華聯(lián)索菲特大酒店正式舉行。

在本次會上，寧波拜特新能源技術(shù)有限公司總經(jīng)理兼總工程師熊宗保發(fā)表題為《PEMFCs燃料電池壽命測試設(shè)備》的演講。

熊宗保表示，目前PEMFC燃料電池車輛駕駛工況耐久性，國家要求小車3000小時，商用車5000小時。只有進(jìn)一步提升PEMFC燃料電池的性能，提高耐久性并降低成本，才有望實現(xiàn)更大規(guī)模的商業(yè)化。

以下是演講全文：

我今天講的題目是燃料電池的壽命檢測設(shè)備。

寧波拜特做燃料電池設(shè)備比較早，而寧波拜特新能源是寧波拜特的一個事業(yè)部，自去年獨立出來后開始做燃料電池相關(guān)測試設(shè)備，主要做的測試設(shè)備有這么五類：

第一類是燃料電池堆的測試設(shè)備，從最小的25千瓦到150千瓦，現(xiàn)在也有在談200千瓦的；

第二類是燃料電池系統(tǒng)測試平臺；

第三類是燃料電池系統(tǒng)BOP測試，包括空壓機、水泵，都是工業(yè)化生產(chǎn)后才出現(xiàn)了測試要求；

第四類是固體氧化物的測試平臺，國內(nèi)的在5千瓦左右，是雙向逆反應(yīng)測試平臺；

第五類是甲醇的測試平臺。

我先說一下燃料電池壽命測試設(shè)備。壽命檢測在燃料電池測試?yán)锸且粋€非常重要的參數(shù)，提高耐久性等于降低燃料電池成本，而燃料電池壽命對性能指標(biāo)而言是一個重要考核。

2020年6月，國家發(fā)布燃料電池壽命的評價標(biāo)準(zhǔn)。這個標(biāo)準(zhǔn)只是提供了一個尺度，每家生產(chǎn)堆的廠家都有自己的壽命評測方式。在國家評價標(biāo)準(zhǔn)里面，功率參數(shù)要用它的評價方法。

以燃料電池單片電壓衰減10%作為燃料電池的壽命評價方法，有的是200個小時，有的是190個小時。200小時的壽命肯定大于100個小時的壽命，通過推斷的方法算出燃料電池壽命，但這并沒有真正得到燃料電池的壽命，只是得到燃料電池電壓單體衰減了10%，是一個估算方式。

滿堆測試平臺肯定要用100千瓦來進(jìn)行評測，這時的功率非常大，對燃料電池來說，實際上是電化學(xué)產(chǎn)品，我們最后輸出的是電。燃料電池測試平臺首先要為燃料電池提供一個環(huán)境，讓它發(fā)電，最后評價它的壽命。

首先，測試平臺需要一個流量控制，氫氣的燃料控制、空氣的流量控制等。而為什么要有氮氣，是為了保護(hù)，其次是加濕。雖然某些燃料電池對濕度要求不高或不需要加濕，但是測試平臺是面向所有的堆，可能在實際運營中不需要給氫氣加濕或空氣加濕量較小。

通過我們的測試臺架，從而實現(xiàn)完整的電堆工況、氫氣壓力控制、氫氣尾氣處理以及燃料電池堆溫度，對燃料電池良好的工作環(huán)境有一定保證。我們通過電池負(fù)載，單體電壓來拉載它的工況。

我們的測試臺架是要滿足功率的特性，不對環(huán)境做規(guī)定，對電堆濕度不做高速響應(yīng)，它只是滿足電堆的最高功耗，對電堆電壓只需要準(zhǔn)確測量，不需要高速測量和長時間測量，10%的衰減，1萬小時可能做幾百個小時的測試。

我們最后要分析，作為電堆廠家還是要對燃料電池堆壽命做一個測試說明，真正跑1萬個小時，最好是用短堆。

而要求真正電堆的分析壽命相關(guān)技術(shù)和相關(guān)方法，這對我們的測試臺架就是另外的要求，這樣的要求要在10千瓦以下做長時間考核，還要配電堆環(huán)境倉，因為它是作為分析用的，分析在各個溫度下的電堆內(nèi)部狀況。

陰陽極濕度要快速變化，我們?nèi)梭w的感應(yīng)電堆在實際運行過程中，環(huán)境濕度是不會快速變化的，但是在一些加速測試中，會故意讓濕度快速變化，從而看電堆能不能適應(yīng)快速反應(yīng)，反過來分析燃料電池內(nèi)部的水熱管理，也可通過這種方式來縮短測試時間，找到推算方法。

燃料電池的特性不是通過其他方式來展現(xiàn)，而是通過電的方式展現(xiàn)。我們只有通過電來分析燃料電池存在的問題，這個問題首先是要有一個電池負(fù)載、EIS，或電流中斷、或高頻的阻抗。

高端測試有這三個方法，如果用戶預(yù)算有限，最簡單的就是電流中斷還有高速測試，普通測試不需要高速，因為是一個10%的衰減率，不是分析電堆壽命的相關(guān)因素。在濕度快速變化時，單體特性到底是什么，在0.1秒切斷時，希望你能夠看到單體的所有特性，而所有的特性肯定是要高速測量。

關(guān)于電堆的環(huán)境倉，首先是低溫啟動，我們通過環(huán)境倉可實現(xiàn)燃料電池堆的低溫啟動，有兩種啟動方式——可模擬電堆自啟動和輔助自啟動，你可自動調(diào)配，方便用戶在冷啟動研究過程中和系統(tǒng)特性的時候自動匹配參數(shù)，從而反過來分析燃料電池在自啟動過程中存在的問題。

剛才講到了電堆的濕度變化對燃料電池非常重要，燃料電池的水熱平衡是很重要的因素。需要有一個電動的濕度快速變化，來反應(yīng)燃料電池內(nèi)部的水熱平衡狀態(tài)，通過其它分析燃料電池內(nèi)部的一些特性。

我們原來不太理解濕度為什么要快速變化，濕度變化是為了加速設(shè)施使用，而有的是故意為之，用來分析燃料電池內(nèi)部的水熱平衡狀態(tài)。

我們的控制方式是通過一路干氣和一路飽和濕氣配比來實現(xiàn)各種氣體的相對濕度。一個是專門達(dá)到100%規(guī)定的漏點。比如說80度，我們在氣體的增濕部分要控制在60度，只要氣體一進(jìn)去，就是在80%左右的漏點情況下的相應(yīng)濕度，上面的是干氣，空氣過來大概是在40%以下，過來以后通過流量控制來控制干濕氣的配比，最后通過濕度傳感器。

因為干濕氣配比可直接算出來，要達(dá)到多少的相對濕度就是送多少干氣和送多少濕氣，因為流量計的響應(yīng)速度在1秒鐘左右，濕度的響應(yīng)速度是可以做到的。

我們的濕度傳感器一般的響應(yīng)速度是6s。對于測量來說，最重要的一條是EIS頻譜，范圍為10mHz-20KHz，測試交流電流可在直流電流的0.1-10%的范圍內(nèi)設(shè)定，在維持交流電流設(shè)定值的同時改變直流的負(fù)載電流。

最簡單的方式是普通電子負(fù)載。我們在10千瓦里面采用的大量線性負(fù)載，它的響應(yīng)特性是微秒級的，停止和關(guān)段的時間很短，我們通過0.1秒的分析快速剝離電堆的阻抗。這些方法是比較便宜的方法，也是非常可行的方式，對用戶來說成本較低。

剛才說了一句話——高速，我們最大的速度是1毫秒。在我們的程序框架里面，和常規(guī)設(shè)備還是不一樣的。

我們的核心部分是以數(shù)據(jù)為中心，我們控制整個界面是一起去做，和整個核心部分高速核電子負(fù)載和下面設(shè)備的控制器進(jìn)行通訊，保障高速能夠在數(shù)據(jù)系統(tǒng)記錄下來，并提供給各個專家和老師進(jìn)行分析。