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质子交换膜燃料电池系统的设计及计算
来源：中国新能源网 &&
更新时间： 13:53:32
徐蓉辉，袁伟
(华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州510640)
　　摘要：介绍了质子交换膜(PEMFC)系统的设计及计算，根据华南理工大学50kW电站的设计参数，计算了供气量及空气和氢气加湿量，提出了一整套详细的包括供气系统、加湿系统、水热管理系统、安全控制系统在内的电站设计方案。
　　随着传统能源储量的不断减少及其利用方式所造成的环境污染的不断增加，人类必须尽快寻找开发能替代传统能源的。而被称为第四代发电技术的燃料电池，由于其发电效率高、无污染而倍受人们的关注。燃料电池是一种基于的能量转换装置，它可以连续地将氢气和氧化剂(纯氧或空气)通过电化学反应直接转换成电能。科学家预测，有可能成为21世纪替代传统能源的清洁能源。因此，开发燃料电池在能源领域具有重要的意义。
　　1工作压力及反应气
　　燃料电池的工作压力通常都是在0.4MPa以下，最低压力为大气压。就理论而言，要想获得高的功率密度，质子交换膜燃料电池(PEMFC)必须在较高的工作压力下运行，但是如果工作压力过大，可能会导致电堆核心部件&&质子交换膜因负荷过大而受损。由于燃料电池的工作压力和反应气通过电堆后压力降对于各个燃料电池都是不同的，通常根据燃料电池的不同工况提供压力可控的气源。另外，氧化剂采用纯氧，电池的功率密度明显高于采用空气，但实际应用中考虑到经济性和方便性，所设计的燃料电池电站采用空气作为氧化剂，以净化重整气(纯度99.9%)代替纯氢，系统工作压力为0.25MPa。
　　燃料电池总的化学反应式：
　　按照电堆设计输出功率50kW计算，同时单层设计电压选取0.5V，但实际电压在0.7V左右，这样处理只是为了放大氢气的流量。理论上为达到50kW的输出功率每小时反应所产生的氢离子数：
　　实际所需空气体积流量是理论值的1.5倍以上，取2.583m3min，未反应完的空气直接排入大气。
　　2供气系统设计
　　2.1空气供给系统
　　空气供给系统为燃料电池电站提供压力和流量可控的气源，其中供气系统包括空气压缩机、储气罐、冷冻式干燥机、空气减压阀、电动调节阀、空气流量计、空气加湿器以及湿度传感器、温度传感器和压力传感器等，整个系统流程如图1所示。
　　此空气供给系统中，空压机采用斯可络公司的螺杆式空压机，最大空气流量达3.1m3/min，最高工作压力为0.7MPa，大于50kW燃料电池电站设计流量2.583m3/min和设计压力0.25MPa，故可以满足系统运行要求。管路中空压机提供的气体通过减压阀将压力降低到工作值，供气系统中的电动调节阀实际上是一个小型的步进电机，可以通过调节电动执行器的蜗杆位置来控制阀的开度，从而控制空气的流量。空气流量计安装在加湿器的入口前，它与电动调节阀构成了简单的闭环控制，以精确控制空气的流量。湿度传感器、温度传感器和压力传感器采集空气在进入电堆前的各项物理参数，确保空气供给系统运转正常。
　　2.2氢气供给系统
　　氢气供给系统中，采用重整气(纯度99.9%，压力0.4MPa)，氢气经过减压阀后压力降为0.2~0.25MPa再经由氢气电磁阀、电动调节阀、氢气流量计及氢气加湿器进入电堆，流程如图2所示。
　　由于在实际运转过程中，空气总是过量的，燃料的消耗率主要是指氢气的消耗率，由于氢气较为昂贵，且氢气直接向外界排放存在严重的安全隐患，因此设置了一个氢气循环泵，用于把反应后的残余氢气重新泵入氢气供给管路。此外，系统中还专门设置了氮气扫气支路，它与氢气支路相并联，其作用是在燃料电池发动机启动前和关机后执行扫气流程，将管路中残存的氢气清除，以免残余氢气和空气混合产生危险。
　　3加湿系统设计
　　PEMFC的运行模拟和试验分析表明：随着电流密度的提高，电池内阻会明显增大、工作电压急剧下降，其原因主要是由于电池内失去水平衡，没有满足膜的润湿条件。保持PEMFC中的水平衡往往是提高电池性能和寿命的关键因素之一。为了使50kW质子交换膜燃料电池所需的氢气和空气达到湿度的要求，所需的加湿量计算如下：
　　(1)空气加湿量
　　(2)氢气加湿量
　　4燃料电池电站水热管理系统设计
　　燃料电池电站工作中，电堆中的化学反应会产生大量的热量，如果不能及时散发，那么过多的热量积累必将导致电堆内温度的升高、质子交换膜的失水、电堆性能的下降。运行中的PEMFC电堆热量来源主要有化学反应热、焦耳热(来源于欧姆极化)、加湿气体带入的热量和吸收的环境辐射热；电堆散热主要渠道有电堆尾气、热辐射、循环水冷却、电堆的热平衡。
　　为了平衡50kW燃料电池的反应热，设计方案选择耐热循环水泵以及储水箱构成冷却循环水系统。在冷却水循环部分中，冷却水由水箱通过冷却水泵进入电堆，流出电堆后进入氢气加湿器加湿氢气，然后通过散热器散热后流回水箱。此循环回路中，在电堆的循环水进口、出口处及水箱中分别设置温度传感器，以检测进出电堆的循环水温和水箱内的水温；在电堆前专门设置一个电导率传感器，以监测进入电堆的循环水电导率；由于进入电堆的循环水要求有较小的电导率，因此循环水必须使用脱离子水，在冷却水泵出口处接一个离子交换器，用于缓和循环水中离子量的增加。
　　此外，由于水箱中的水会不断减少，需设置液位传感器。电堆工作时，ECU根据温度传感器、水流量计传回的信号来控制冷却水泵的流量，将循环水的进堆水温控制在70e左右，出堆水温控制在80e左右，从而维持电堆内部的热平衡，使电堆高效、稳定运行。为安全起见，冷却水的电导率必须控制在0~200Ls/cm以下，一旦电导率传感器检测到冷却水的电导率超过规定值，ECU将发出报警信息，提前再生水循环或者更换冷却循环水。
　　5安全控制系统的设计
　　通过各个传感器、ECU和执行元件来完成对氢气供给系统、空气供给系统和水/热管理系统的控制，以满足负载变化对电池电站功率的要求。为了电堆电站运行的安全，必须在开机前先用N2对整个系统进行一次扫气，以清除管路中的残余氢气；为防止质子交换膜两侧的气体压力升高速度太快，对氢气供给系统电动调节阀的开启状况和空气供给系统电动调节阀的开启状况进行调节，使其压力升高速率按一定规律进行；在系统中设置H2传感器和电导率传感器，当探测到有H2泄漏或冷却循环水电导率过高时，立即通过ECU发出信号，切断H2系统和空气系统入口电磁阀；当氢气、空气供给系统中的压力差过高时，应立即切断氢气和空气的供给。
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质子交换膜燃料电池水管理的实验与模拟
【摘要】：
PEM(质子交换膜)燃料电池是一种新型、高效、清洁的发电系统。它的发电效率可达到60%左右,它的排放物为水,对环境没有污染。尽管PEM燃料电池的基础研究和应用研究取得了可喜成绩,但近年来在推广应用上遇到了严重的障碍,其中一个主要因素就是成本太高。为了提高PEM燃料电池的性价比,在无法降低成本的情况下,提高PEM燃料电池的性能是提高其性价比的一个重要手段。影响PEM燃料电池性能的因素很多,其中水是影响PEM燃料电池性能的关键因素之一。因此PEM燃料电池水管理实验与模拟结果对提高燃料电池性能,从而使PEM燃料电池早日推广应用有着重大意义。
本文以PEM燃料电池为研究对象,深入研究了采用不同流场组装成电池的性能。为了分析不同流场对PEM燃料电池内部水传递的影响,采用在不同的温度和流量条件下对电池的输出特性进行测试,获得了不同操作条件对电池的电压和电流输出特性的影响规律。本实验中电池阴阳极都为交指流场时,电池内部水管理可以很好的控制电池内部水平衡,电池输出特性最好。从实验结果中还可以得出,PEM燃料电池的阴极对电池输出特性的影响比阳极的影响大。
通过理论计算,分析了重力对电池内部水管理的影响情况,提出了测试重力影响电池内部水传递和分布的实验方法。在实验中通过设计阳极在上和阴极在上两种电池摆放方式,实现了通过改变重力方向和水传递方向之间的关系,来测试在不同的温度和湿度条件下,电池内部气液两相流情况。对不同摆放方式的电池的电压和电流输出特性进行了测试,获得了不同操作条件对电池输出特性的影响规律。本实验中受重力影响,阳极在上时的电池输出特性要比阴极在上时的电池输出特性好。当气体加湿温度比电池温度高时,阴极在上的电池水管理造成电池内部水不平衡,电池输出特性最差。
结合流体力学中三大守恒方程,构建了一个新的二维两相流模型来模拟质子交换膜燃料电池内的传质。首次在动量方程的源项中考虑了重力对电池内部两相流的影响,源项中重力项设为矢量,重力项的正负值取决于阴极在上或阳极在上的摆放位置不同。通过交错网格控制容积法和SIMPLE算法,对PEM燃料电池的内部传质进行数值模拟,模拟结果显示了电池阴极水的质量浓度和氧气质量浓度的分布情况。受重力的影响,阴极水的质量浓度在阳极在上时要比阴极在上时高,而氧气的质量浓度与水正好相反。
根据实验和模拟结果,提出一种优化电池水管理方法和提高PEM燃料电池性能的摆放方式。
【关键词】：
【学位授予单位】：大连理工大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2010【分类号】：TM911.4【目录】：
Abstract5-11
1 绪论11-40
1.1 选题的科学依据11-15
1.1.1 研究背景11-14
1.1.2 课题来源14-15
1.2 PEM燃料电池概述15-22
1.2.1 PEM燃料电池的工作原理15-17
1.2.2 PEM燃料电池的发展17-19
1.2.3 PEM燃料电池的特点19-20
1.2.4 PEM燃料电池的应用20-22
1.3 PEM燃料电池的水管理概述22-38
1.3.1 PEM燃料电池的水分及其迁移22-23
1.3.2 PEM燃料电池中水管理的方法23-25
1.3.3 PEM燃料电池水管理实验研究的概述25-27
1.3.4 PEM燃料电池水管理模型的概述27-38
1.4 课题研究的意义及论文的主要研究内容38-40
1.4.1 课题研究的意义38
1.4.2 论文的主要研究内容38-40
2 PEM燃料电池水管理的理论计算40-55
2.1 PEM燃料电池的热力学40-43
2.1.1 Gibbs自由能40-42
2.1.2 Nernst电动势42-43
2.2 PEM燃料电池的动力学43-47
2.2.1 开路电压44
2.2.2 极化作用44-47
2.3 PEM燃料电池的效率47-49
2.3.1 热力学效率48-49
2.3.2 电化学效率49
2.3.3 电流效率49
2.3.4 总效率49
2.4 反应气体流量的计算49-50
2.4.1 氧化剂用量50
2.4.2 燃料气体用量50
2.5 温度对电池性能的影响50-52
2.6 压力和气体浓度对电池性能的影响52-53
2.7 流量对电池性能的影响53-54
2.8 本章小结54-55
3 不同阴阳极流场组装PEM燃料电池温度及流量性能研究55-77
3.1 燃料电池测试系统简介55-61
3.2 实验步骤61-62
3.3 操作参数对交指型流场PEM燃料电池性能影响62-66
3.3.1 电池温度的影响62-63
3.3.2 气体加湿温度的影响63-65
3.3.3 气体流量的影响65-66
3.4 阴极流场对PEM燃料电池性能的影响66-70
3.4.1 电池温度的影响66-69
3.4.2 气体流量的影响69-70
3.5 两种流场的四种组合下PEM燃料电池的性能比较70-75
3.5.1 加湿温度的影响71-73
3.5.2 氢气流量的影响73-75
3.6 本章小结75-77
4 重力对水管理影响的实验研究77-101
4.1 考虑重力时三种电池摆放方式对PEM燃料电池的影响79-81
4.2 考虑重力时温度对PEM燃料电池性能的影响81-88
4.2.1 温度对阳极在上电池性能的影响82-84
4.2.2 温度对阴极在上电池性能的影响84-86
4.2.3 阳极在上与阴极在上电池性能的对比86-88
4.3 考虑重力时湿度对PEM燃料电池性能的影响88-94
4.3.1 单极加湿88-91
4.3.2 双极加湿91-93
4.3.3 峰值功率对比93-94
4.4 电流渐变顺序对电池性能的影响94-99
4.4.1 电池性能测试电流由小变大和由大变小性能的对比94-97
4.4.2 电池性能测试电流由大变小和由小变大性能的对比97-99
4.5 不同温度时开路电压随时间的变化99-100
4.6 本章小结100-101
5 PEM燃料电池两相传热传质数学模型101-141
5.1 PEM燃料电池单体的结构和传热传质过程101-103
5.2 PEM燃料电池的数学模型103-119
5.2.1 PEM燃料电池的模拟区域划分104-105
5.2.2 守恒方程105-111
5.2.3 催化剂层中电化学反应的控制方程111-113
5.2.4 质子交换膜中的数学模型113-116
5.2.5 PEM燃料电池性能方程116
5.2.6 边界条件116-119
5.3 模型的数值计算119-130
5.3.1 计算区域的离散化121-122
5.3.2 控制方程的离散化122-125
5.3.3 交错网格及SIMPLE算法的引出125-127
5.3.4 交错网格上的插值127
5.3.5 关于交错网格的一些说明127-129
5.3.6 离散方程的求解方法129-130
5.4 数值模拟的结果与讨论130-139
5.4.1 模型有效性的验证131-132
5.4.2 气体通道和扩散层中的流场132-133
5.4.3 PEM燃料电池内氧气和水传递与分布133-136
5.4.4 阴阳极不同摆放位置时水的分布模拟结果讨论136-137
5.4.5 阴阳极不同摆放位置时氧气的分布模拟结果讨论137-139
5.5 本章小结139-141
结论141-143
参考文献143-154
附录A 符号说明154-156
攻读博士学位期间发表学术论文情况156-158
创新点摘要158-159
致谢159-160
作者简介160-161
欢迎：、、)
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孟艺飞;[D];汕头大学;2010年
劳国洪;[D];浙江大学;2011年
赵巧云;[D];华北电力大学（北京）;2011年
张巍;[D];武汉理工大学;2010年
傅婧;[D];华东理工大学;2011年
李明;[D];北京化工大学;2010年
黄镜欢;[D];南京理工大学;2004年
岳增芳;[D];重庆大学;2010年
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质子交换膜燃料电池膜电极 工况适应性测试方法（GB/Z ）
来源：中国新能源网 &&
更新时间： 10:41:29
　　本指导性技术文件规定了质子交换膜（PEMFC）膜电极（MEA）典型汽车运行工况测试方法的术语和定义、边界条件、测试环境条件、测试准备、质子交换膜膜电极工况适应性测试实验及试验报告。
　　本指导性技术文件适用于符合被检测方提出的性能要求的膜电极，采用活性面积为5cm&5cm的单电池进行测试，用来评价膜电极（MEA）对典型工况的适应性，但不考虑加速测试寿命和实际寿命的对应关系．
　　2规范性引用文件
　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的．凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
　　GB 环境空气质量标准
　　GB/T 20042.1质子交换膜燃料电池术语
　　GB/T 9质子交换膜燃料电池第5部分：膜电极测试方法
　　GB/T 燃料电池电动汽车术语
　　3术语和定义
　　GB/T 20042.1，GB/T 界定的以及下列术语和定义适用于本指导性技术文件。
　　工况operating condition
　　燃料电池的工作状态，本文件的工作状态相应于汽车的工作状态。
　　典型工况typical condition
　　燃料电池运行时主要存在的工作状态，包括开路工况、额定工况、怠速工况和过载工况等。
　　开路工况open circuit condition
　　燃料电池不加负载时的工作状态。
　　额定工况rated condition
　　送检方规定的燃料电池能够长时间持续工作的工作状态。
　　额定功率rated power
　　燃料电池在额定工况条件下的净输出功率。
　　怠速工况idle condition
　　燃料电池处于工作状态，但燃料电池系统净输出功率为零的状态，也就是仅给自身供电而不对系统外供电的工作状态。
　　过载工况overload condition
　　送检方规定的燃料电池的净输出功率大于额定功率时的工作状态．
　　意速一额定循环工况idle-rated cycle condition
　　燃料电池在怠速工况和额定工况之间交替循环运行。
　　意速一过载循环工况idle-overloading cycle condition
　　燃料电池在怠速工况和过载工况之间交替循环运行。
　　开路一怠速循环工况open circuit-idle cycle condition
　　然料电池在开路工况和怠速工况之间交替循环运行．
　　组合循环工况combined cycle condition
　　将燃料电池各典型工况按照对燃料电池性能影响的比重组合为一个循环谱图，以检侧燃料电池的性能。
　　注：在侧试中各典型工况既可以用功率和电流表示，也可以用电压表示，本指导性技术文件推荐用电压表示。
　　4边界条件
　　4.1样品的边界条件
　　本指导性技术文件不考虑下列因素的影响：
　　&&燃料电池性能；
　　&&双极板的耐久性；
　　&&流场板的性能。
　　4.2侧试的边界条件
　　本指导性技术文件不考虑下列因素的影响：
　　&&杂质气体；
　　&&低温启动（小于0℃)；
　　&&控制微扰；
　　&&工作环境的振动；
　　&&突发事件。
　　5 N试环境条件
　　本指导性技术文件的测试环境条件为：
　　&&海拔：＜1000m；
　　&&温度：15℃一30℃；
　　&&测试气体：
　　6测试准备
　　6.1测试仪器和设备
　　6.1.1集流板（也作为端板）
　　集流板采用镀金不锈钢板。
　　6.1.2流场板
　　流场板为采用带有电脑刻绘的蛇形流场的纯石墨板。
　　6.1.3燃料电池耐久性测试平台
　　采用GB/T 9的测试平台。电流调节精度为&0.1A；调节时间（100ms；电压调节精度为（0.01V；电压表量程&2V。并可以恒电流或／和恒电压方式放电，放电电流、电压、时间按程序可以自动控制，电压调节速率可人为设定。
　　6.2测试取样
　　测试取样的要求如下：
　　a）测试样品MEA：为由质子交换膜（Membrane)、催化剂层（Catalyst layer）和气体扩散层(GDL)组成的五合一结构。
　　b)样品尺寸：为使测试结果具有代表性，活性面积为5cm&5cm并对样品有效面积之外的四周进行密封处理。
　　c)测试试样应无油污、无折皱，也不应该有缺陷和破损。
　　d）样品数量5个，以满足3次有效试验的要求。
　　6.3其他要求
　　测试准备的其他要求参见附录A。
　　7质子交换膜燃料电池膜电极工况适应性测试试验
　　7.1总则
　　本指导性技术文件的质子交换膜燃料电池膜电极工况适应性测试试验包括单一工况及组合循环工况的适应性测试。
　　7.2测试条件设定
　　根据送检方的要求确定工况适应性测试项目。
　　测试条件根据送检方要求可以设定功率，电流或电压。本指导性技术文件推荐在工况适应性测试试验中燃料电池的运行状态均用电压控制．在测试中，由送检方提供测试样品的各工况操作条件或各工况输出参数和极化曲线，检测方根据送检方要求及提供的数据制定侧试方案。
　　7.3游料电池组装
　　将送测样品与相应规格的流场板、集流板及端板等组装为单电池，组装应满足如下条件：
　　a)气体扩散层与双极板之间的接触电阻最小。
　　注：可提前进行流场板与气体扩散材料接触电阻测试，获得二者之间最小接触电阻所需夹紧力，并根据如下公式进行满足上述要求的组装力的计算：
　　b）扩散层厚度方向的压缩应力不破坏膜电极及气体扩散介质的微观结构。
　　7.4燃料电池试漏
　　7.4.1堵住燃料电他阴极的人口、出口以及阳极的出口，向阳极的人口通人送梭方规定的最高工作压力的测试气体（如空气或氮气），保持此压力时间）5min。如果气体压力降）5kPa，则认为该单电池阳极存在外漏。检查并确定漏气部位，进行相应处理；同理，堵住燃料电池阳极的人口、出口以及阴极的出口，向阴极的人口通人送检方规定的最高工作压力的测试气体（如空气或氮气），保持此压力时间&5min。如果气体压力降）5kPa，则认为该单电池阴极存在外漏。检查并确定漏气部位，进行相应处理。
　　7.4.2如果没有检侧到外漏，按照7.4.1中相近的方法，堵住阳极的出口及阴极的人口，向阳极的人口通人送检方规定的最高工作压力的测试气体（如空气或氮气），保持此压力时间）10min，如果气体压力降）2kPa，则膜电极出现串气，送检样品不能进行工况性在线加速测试。
　　7.5单电池活化
　　7.5.1将单电池安装到燃料电池测试平台上。
　　7.5.2以反应气体为活化介质，按膜电极（MEA）送检方要求控制操作工况，活化条件由送检方提出，包括加湿度、气体的过量系数、电池温度、背压保持恒定值以及燃料电池运行的电流密度和燃料电池运行时间，对单电池进行活化处理。当电池在同一电流密度下电压稳定在同一值时，电池活化完成。
　　7.6开路工况试验
　　7.6.1用活化好的单电池测定极化曲线、催化剂的电化学活性面积和氢渗透率．测试方法参见GB/T 9。
　　7.6.2将单电池在开路状态保持80h后进行测试。测试条件由送检方提出，包括加湿度、气体的过量系数、电池温度、背压保持恒定值等。
　　7.6.3每8h侧定一次单电池的极化曲线、催化剂的电化学活性面积和氢渗透率，并计算每次循环后极化曲线侧试结果中电流密度为600mA/cm2时的电压降、催化剂的电化学活性面积的减少量和氢渗透率的增加量。
　　7.6.4计算600mA/cm2时每小时的电压衰减率、电化学活性面积损失率和氢渗透增加率。
　　7.7怠速工况试验
　　7.7.1用活化好的单电池测定极化曲线、催化剂的电化学活性面积和氢渗透率。
　　7.7.2将单电池在怠速工况保持80h后进行测试．加载条件根据送检方要求可以设定功率、电流或电压。测试条件由送检方提出，包括加湿度、气体的过量系数、电池温度、背压保持恒定值、加载速率等。
　　7.7.3每8h测定一次单电池的极化曲线、催化剂的电化学活性面积和氢渗透率，并计算每次循环后极化曲线测试结果中电流密度为600mA/cm2时的电压降、催化剂电化学活性面积的减少量和氢渗透率的增加量。
　　7.7.4计算600mA/cm2时每小时的电压衰减率、电化学活性面积损失率和氢渗透增加率。
　　7.8过载工况试验
　　7.8.1用活化好的单电池测定极化曲线、催化剂的电化学活性面积和氢渗透率。
　　7.8.2将单电池在过载工况保持80h后进行测试。加载条件根据送检方要求可以设定功率、电流或电压。测试条件由送检方提出，包括加湿度、气体的过量系数、电池温度、背压保持恒定值、加载速率等。
　　7.8.3每8h测定一次单电池的极化曲线、催化剂的电化学活性面积和氢渗透率，并计算每次循环后极化曲线测试结果中电流密度为600mA/cm2时的电压降、催化剂电化学活性面积的减少量和氢渗透率的增加量。
　　7.8.4计算600mA/cm2时每小时的电压衰减率、电化学活性面积损失率和氢渗透增加率。
　　7.9怠速一额定循环工况试验
　　7.9.1用活化好的单电池测定极化曲线、催化剂的电化学活性面积和氢渗透率。
　　7.9.2将单电池在怠速工况和额定工况之间循环变化，每一工况保持2min，加载条件根据送检方要求可以设定功率、电流或电压。测试条件由送检方提出，包括加湿度、气体的过量系数、电池温度、背压保持恒定值、加载速率等。
　　7.9.3分别在怠速工况一额定工况循环0次、120次、240次、360次、480次、600次、720次、840次、960次、1 08。次和1 200次后测定单电池的极化曲线、催化剂的电化学活性面积和氢渗透率，并计算每次循环后极化曲线测试结果中电流密度为600mA/cm2时的电压降、催化剂电化学活性面积的减少量和氢渗透率的增加量。
　　7.9.4计算每个循环600mA/cm2时的电压衰减率、电化学活性面积损失率和氢渗透增加率。
　　7.10怠速一过载循环工况试验
　　7.10.1用活化好的单电池测定极化曲线、催化剂的电化学活性面积和氢渗透率。
　　7.10.2将单电池在怠速工况和过载工况之间循环变化，每一工况保持2min，加载条件根据送检方要求可以设定功率、电流或电压．测试条件由送检方提出，包括加湿度、气体的过量系数、电池温度、背压保持恒定值、加载速率等。
　　7.10.3分别在怠速工况一过载工况循环。次、120次、240次、360次、480次、600次、720次、840次、960次、1080次和1200次后测定单电池的极化曲线、催化剂的电化学活性面积和氢渗透率，并计算每次循环后极化曲线测试结果中电流密度为600mA/cm2时的电压降、催化剂电化学活性面积的减少量和氢渗透率的增加量。
　　7.10.4计算每个循环600mA/cm2时的电压衰减率、电化学活性面积损失率和氢渗透增加率。
　　7.11开路一怠速循环工况试验
　　7.11.1用活化好的单电池测定极化曲线、催化剂的电化学活性面积和氢渗透率。
　　7.11.2将单电池在开路工况和怠速工况之间循环变化，每一工况保持2min，加载条件根据送检方要求可以设定功率、电流或电压。侧试条件由送检方提出，包括加湿度、气体的过量系数、电池温度、背压保持恒定值、加载速率等。
　　7.11.3分别在开路工况一怠速工况循环0次、120次、240次、360次、480次、600次、720次、840次、960次、1080次和1200次后测定单电池的极化曲线、催化剂的电化学活性面积和氢渗透率，并计算每
　　次循环后极化曲线测试结果中电流密度为600mA/cm2时的电压降、催化剂电化学活性面积的减少量和氢渗透率的增加量。
　　7.11.4计算每个循环600mA/cm2时的电压衰减率、电化学活性面积损失率和氢渗透增加率。
　　7.12组合循环工况试验
　　7.12.1用活化好的单电池测定极化曲线、催化剂的电化学活性面积和氢渗透率。
　　7.12.2将单电池按表1所示进行组合循环工况测试，加载条件根据送检方要求可以设定功率、电流或电压。侧试条件由送检方提出，包括加湿度、气体的过量系数、电池温度、背压保持恒定值、加载速率等。
　　7.12.3每侧完一个循环后应侧定单电池的极化曲线、催化剂的有效活性面积和氢渗透率，并计算每次循环后极化曲线测试结果中电流密度为600mA/cm2时的电压降、催化剂电化学活性面积的减少量和氢渗透率的增加量。
　　7.12.4当电池性能低于下面任何一项或循环次数达到40次时，停止循环测试：氢渗透率&20mA/cm2，电化学活性面积小于15㎡/g，600mA/cm2的电压损失&30mV。
　　7.12.5给出最终结果：平均每循环600mA/cm2时电压衰减率、电化学活性面积损失率和氢渗透增加率，并注明总循环次数。
　　8试验报告
　　8.1概述
　　根据所做试验，试验报告应提供足够多的正确、清晰和客观的数据用来进行分析和参考．报告应包含各章中所有的数据．报告有三种形式，摘要式、详细式和完整式。每个类型的报告都应包含相同的标题页和内容目录。
　　8.2测试报告内容
　　8.2.1标题页
　　标题页应介绍下列各项信息：
　　&&国家标准代号；
　　&&样品名称、材料组成、规格；
　　&&试样状态调节及测试标准环境，
　　&&试验机型号；
　　&&试验日期、人员．
　　标题页应包括下列各项内容：
　　&&报告编号（可选择），
　　&&报告的类型（摘要式、详细式和完整式）；
　　&&报告的作者；
　　&&试验者；
　　&&报告日期，
　　&&试验的场所；
　　&&试验的名称；
　　&&试验日期和时间；
　　&&试验申请单位．
　　8.2.2内容目录
　　每种类型的报告都应提供一个目录。
　　8.2.3测试报告形式
　　8.2.3.1摘要式报告
　　摘要式报告应包括下列各项信息：
　　&&试验的目的；
　　&&试验的种类，仪器和设备；
　　&&所有的试验结果；
　　&&每个试验结果的不确定因素和确定因素；
　　&&摘要性结论。
　　8.2.3.2详细式报告
　　详细式报告除包含摘要式报告的内容外，还应包括下列各项信息：
　　&&试验操作方式和试验流程图；
　　&&仪器和设备的安排、布置和操作条件的描述；
　　&&仪器设备校准情况；
　　&&用图或表的形式说明试验结果；
　　&&试验结果的讨论分析．
　　8.2.3.3完整式报告
　　完整式报告除了包含详细内容，还应有原始数据的副本，此外还应包括下列各项信息：
　　&&试验进行时间；
　　&&用于试验的测量设备的精度；
　　&&试验的环境条件；
　　&&试验者的姓名和资格；
　　&&完整和详细的不确定度分析。
（资料性附录）
　　A.1概述
　　本指导性技术文件描述在进行测试之前应该考虑的典型项目．对于每项试验来说，应选择高精度的检测仪器及设备，以便将不确定因素减到最少．应准备一个书面的测试计划，下列各项应该列人测试计划：
　　a）目的；
　　b)侧试规范；
　　c)测试人员资格，
　　d)质量保证标准（符合ISO 9000和相关标准）；
　　e)结果不确定度（符合IEC/ISO检测值不确定度的表述指南）；
　　f)对测量仪器及设备的要求；
　　g)侧试参数范围的估计；
　　h）数据采集计划（符合A.2的要求）；
　　i)必要时，列出以氢气作为燃料的最低安全要求事项（由最终产品制造者提供说明文件）。
　　A.2数据采集和记录
　　为满足目标误差要求，数据采集系统和数据记录设备应满足采集频次与采集速度的需要，其性能应优于性能试验设备。
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