燃料电池测试设备的主要功能

　　燃料电池内部存在复杂而又相互耦合的热传递和电化学反应过程，这些过程受到燃料电池组件材料、结构、运行参数、载荷变化等多方面因素的影响，这些因素的变化都会影响燃料电池的输出性能。因此，在燃料电池设计开发过程中，需要燃料电池测试设备对燃料电池性能进行反复测试，寻找最优的控制参数，测试参数敏感性等等，以便于优化设计和材料。以及在生产过程中，测试验证生产一致性等。

　　因此，不管是科研、开发还是生产，燃料电池测试设备对于燃料电池领域都是不可缺少的工具。

　　燃料电池测试设备的分类根据测试设备的运行级别，可以将燃料电池相关测试设备可分为三类：

　　单电池测试设备或电堆测试设备这种测试设备实质上替代了BOP组件（Balance-of-Plant）在燃料电池运行过程中的作用，最大限度地为单电池或电堆创造良好的定义和控制条件，为研究燃料电池的最佳运行参数提供测试环境。

　　2.  燃料电池系统测试设备

　　对整个燃料电池系统进行测试主要是考究燃料电池系统所采用的控制系统和控制策略。它通常具有各种传感器来监测系统的状态，测试燃料电池系统的整体性能。由于燃料电池系统中已经集成了BOP组件，因此，燃料电池系统测试设备在复杂度方面要比电堆测试设备要简单很多。

　　3. BOP测试设备

　　在整个燃料电池系统中，BOP组件的性能、功耗与可靠耐久性对燃料电池系统的性能与耐久性也有很大的影响。BOP测试设备是为BOP组件提供在系统场景下的运行环境与运行条件，以为燃料电池系统集成与开发过程中，BOP组件的选型与匹配提供数据支撑。同时，为BOP组件的性能优化及验证提供依据。

　　除此之外，燃料电池测试设备也因具体的氢燃料电池技术而异。PEM燃料电池测试台又细分多种类型，如低温PEM和高温PEM燃料电池测试台。相比之下，固体氧化物氢燃料电池技术则需要一套与PEM燃料电池截然不同的测试设备。

　　本文重点介绍一下第一类，也就是单电池和电堆测试设备。

　　先进的燃料电池测试设备的关键性能指标

　　燃料电池测试设备的性能标准根据具体的使用场景和测试要求而有所不同。单位小型单电池和大型燃料电池堆具有不同的要求。然而，以下特性可以作为单电池和电堆测试设备的衡量标准：

　　实现燃料电池测试台的全面集成和自动化，实现无人值守运行；

　　集成报警管理的综合安全系统

　　处于高湿环境下的组件由不锈钢（316L）或聚四氟乙烯（Teflon）制成

　　下面是可以用来比较不同生产厂家的测试设备的一些参考标准：

　　测试设备各部分控制系统的精度

　　设定值的动态变化特性，尤其对于露点控制和露点变化率的控制非常关键

　　测试设备可定制的程度

　　用户友好的、可定制的用户界面

　　用到燃料电池测试设备的环节：

　　一般来说，燃料电池测试设备在研发和生产中均要用到，特别是下线测试。

　　膜电极组件（MEA）采用小型的单电池测试设备进行材料的开发。电堆测试设备可用于电堆开发（双极板设计、流道几何形状等）期间验证特定的电堆设计，用于测试操作极限或长期耐久性，或者在生产过程中对每个单独制造的电堆进行基准测试。

　　燃料电池测试设备的组成部件及功能：

　　一个典型的燃料电池测试设备包括：

　　1）气体调节模块

　　气体进气口：连接测试设备与实验室供气管路

　　质量流量控制器：控制气体流量

　　加湿系统：控制气流的湿度

　　气体加热系统：控制气流的温度

　　背压调节器：控制电池/电堆工作时的压力

　　气水分离器：分离出液态水

　　2）液冷系统（如适用）

　　使用热交换器与实验室冷却水进行热交换，控制电池/电堆的温度

　　3）带EIS的单子负载或恒电位仪

　　将电连接到电池/电堆终端，并提供表征技术

　　质量保证

　　测试设备本身必须经过基准化、标准化和校准，以提供可靠和一致的结果。在燃料电池测试设备投入使用之前需要进行调试，测试每个特定部分、特定环节以及控制器的功能等。同时，使用过程中的定期检查也是必要的。具体来说，需要定期检查测试设备尤其是加压气体管路的气密性。

　　燃料电池测试规程及标准

　　目前，燃料电池测试规程及测试标准因燃料电池类型和技术应用而异，目前国内外相关的测试标准和测试方法已有不少，如：

　　EUHarmonizedTestProtocolforPEMMEA

　　DOECellComponentAcceleratedStressTest

　　单电池和电堆测试的异同点：

　　在燃料电池测试设备中，气体调节模块和冷却回路的规格尺寸是根据被测样品的最大功率来确定的，因为这决定了气体的消耗和热量的产生。对于燃料电池测试设备来说，被测样品是大面积的单电池还是小面积的电堆并不重要。主要标准是这些是否具有相匹配的最大功率输出。然而，必须为特定配置选择电子负载或恒电位仪，因为其最大电压和电流决定了能否对潜在的被测样品进行测试。

　　燃料电池测试时长

　　一个测试的持续时间可以从几分钟到几个月不等，具体的测试时长取决于具体的用例。