根據(jù)燃料電池的性能損失特點(diǎn)，可以將電池性能損失分為可逆損失和不可逆損失。可逆性能損失的代表是鉑催化劑氧化物的生成，催化劑氧化是客觀存在的，主要是由于車輛在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，怠速等高電位工況周期占比較大，高電位勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致催化劑氧化。鉑催化劑氧化物持續(xù)存在，會(huì)造成鉑納米顆粒溶解、熟化及聚集，導(dǎo)致催化劑粒徑增加，電化學(xué)表面積減小，氧還原反應(yīng)速率降低，從而導(dǎo)致燃料電池整體性能下降，最終演變成不可逆性能損失。因此，如果能夠在適當(dāng)時(shí)間周期內(nèi)進(jìn)行去除氧化物的恢復(fù)控制操作，這將可在一定程度上恢復(fù)催化劑活性，延長(zhǎng)燃料電池使用壽命。

^{圖1 PEMFC長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行催化劑活性降低原因}

未勢(shì)能源通過(guò)一系列的活化策略效果及可靠性驗(yàn)證測(cè)試后，選取最優(yōu)活化策略應(yīng)用于燃料電池系統(tǒng)，在系統(tǒng)層級(jí)實(shí)現(xiàn)在線活化功能。

^{圖2 在線活化過(guò)程圖示}

通過(guò)在線活化過(guò)程，使燃料電池電勢(shì)降低，陰極鉑催化劑氧化物會(huì)在此條件下發(fā)生還原反應(yīng)，氧化物減少，陰極催化劑得到“刷新”，燃料電池性能得到恢復(fù)。

^{圖3 在線活化前后極化對(duì)比}

未勢(shì)能源對(duì)耐久測(cè)試后的電堆進(jìn)行在線活化，通過(guò)對(duì)比活化前后平均電壓，發(fā)現(xiàn)不同電密點(diǎn)性能均有所提升，其中1.2A/cm2上升60mV，提升幅度為11%。

(1)性能恢復(fù)維持時(shí)間驗(yàn)證

^{圖4 活化后性能維持時(shí)間圖示}

通過(guò)在線活化操作，性能提升明顯，但還需驗(yàn)證能夠維持的時(shí)間，通過(guò)怠速高電位加速催化劑氧化測(cè)試，發(fā)現(xiàn)平均電壓回落至活化前平均電壓大約需要150h，若怠速工況占整個(gè)壽命周期的50%，則性能提升大約能夠維持300h左右，即性能恢復(fù)活化大約每300h進(jìn)行一次周期性操作，對(duì)于催化劑氧化物還原的恢復(fù)效果最優(yōu)。?

(2)多次循環(huán)對(duì)自身性能負(fù)反饋驗(yàn)證

^{圖5 循環(huán)過(guò)程展示}

為了驗(yàn)證多次在線活化操作對(duì)燃料電池自身性能是否存在負(fù)面影響，未勢(shì)能源又進(jìn)一步進(jìn)行了多次循環(huán)活化探究，通過(guò)長(zhǎng)達(dá)循環(huán)100輪的試驗(yàn)驗(yàn)證，監(jiān)測(cè)過(guò)程中極化數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)性能無(wú)明顯下降，此活化操作對(duì)于燃料電池自身性能無(wú)明顯負(fù)面影響。

^{圖6 燃料電池系統(tǒng)在線活化流程圖}

借助此活化流程，燃料電池系統(tǒng)可形成一套完整的反饋機(jī)制，避免了燃料電池持續(xù)耐久運(yùn)行而造成的催化劑氧化加速老化,使燃料電池系統(tǒng)能夠高效長(zhǎng)久地運(yùn)行。

總結(jié)

未勢(shì)能源燃料電池在線活化技術(shù)從燃料電池性能降低原理出發(fā)，以催化劑氧化可逆為依據(jù)，通過(guò)在線活化創(chuàng)造還原條件使已被氧化的催化劑實(shí)現(xiàn)還原，最終使燃料電池性能達(dá)到部分恢復(fù)，為燃料電池長(zhǎng)久高效運(yùn)行提供了根本保障。

來(lái)源：未勢(shì)能源

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