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燃料电池堆和系统功率密度的正确测试方法

发布时间：

2022-06-02

完成燃料电池系统性能试验后，制造商应对被测的燃料电池系统进行必要拆解，以便对燃料电池堆的体积进行测量。燃料电池堆体积测量示意图如下图所示，并根据以下公式计算，单位为L。

　　1燃料电池堆体积功率密度

　　Vstack=w×l×ℎ/106

　　式中：

　　w—两个端板之间的宽度(mm);l—双极板外廓长度(mm);ℎ—双极板外廓高度(mm);注1：宽度w不包括端板、绝缘板、集流板，但应该包括所有极板。

　　注2：拆解过程中不应拆解端板，防止因预紧力改变影响测量结果。

　　燃料电池堆体积示意图

　　双极板长度应测量燃料电池堆双极板长度方向的最远外廓尺寸，单位为mm;双极板高度应测量燃料电池堆双极板高度方向的最远外廓尺寸，单位为mm，下图枚举了可能的测量场景，其他测量场景应参考执行。

　　燃料电池堆长宽测量示意图

　　其中，对于连续空白区域面积大于等于双极板外廓面积(l*h)4%的部分，计算双极板面积时应去除该部分面积(氢气、空气、水路通道除外)。连续空白区域面积的计算，应由第三方检测机构基于被测试对象的双极板实物进行测量计算。

　　燃料电池堆体积功率密度 VSPstack按照下式计算，单位为kW/L。

　　VSPstack=Pstack/Vstack

　　02燃料电池系统额定功率按照GB/T 24554-2009第7.4章节的规定进行燃料电池系统的额定功率试验。测试平台按照规定的加载方法对系统进行加载，加载到制造商申报的系统额定功率后持续稳定运行60min，在此期间燃料电池系统应满足：a) 燃料电池系统的输出功率应始终处于60min平均功率的97%~103%之间;b) 燃料电池系统输出的60min平均功率应不低于申报值;

　　c) 燃料电池系统持续稳定运行60min内，其单电池平均电压应不低于0.6V，计算方式为60min燃料电池堆的平均电压除单电池节数。

　　以燃料电池系统输出的60min平均功率作为燃料电池系统的额定功率PFCE，根据GB/T 24554-2009第8.3章节的规定计算电堆的功率Pstack。

　　注1：单电池节数采用双极板(含两端单流场极板)数减1的方式计算，包括空电池。

　　注2：计算质量功率密度和体积功率密度时，燃料电池系统额定功率测量值以kW为单位，保留三位小数;最终记录燃料电池系统额定功率标称值时，以kW为单位，向下圆整到整数。

　　03燃料电池系统质量功率密度

　　按照GB/T 24554-2009第7.11章节的规定测量燃料电池系统的质量m，测量时应按照尽可能保证被测系统完整性的原则，应确保被称重的燃料电池系统在连接氢气源和散热器的条件下即可正常工作，称重范围包括燃料电池系统边界内的所有部分，如下图所示，单位为kg，具体包括：

　　a) 燃料电池模块，包括燃料电池堆、集成外壳、轧带、固定螺杆、CVM 等;b) 氢气供应系统，包括氢气循环泵和/或氢气引射器等;

　　c) 空气供应系统，包括空气滤清器、消音装置、空气压缩机、中冷器、增湿器等;

　　d) 水热管理系统，包括冷却泵、去离子器、PTC 等，不包括辅助散热组件、散热器总成、水箱、冷却液及加湿用水;e) 控制系统，包括控制器、传感器等;f) 组成燃料电池系统所必需的阀件、管路、线束、接头和框架等。

　　燃料电池系统边界示意图

　　燃料电池系统质量功率密度MSPFCE按照下式进行计算，单位为W/kg。

　　MSPFCE=1000×PFCE/m

　　全文如下

　　工业和信息化部装备工业发展中心重要通知关于发布《燃料电池汽车测试规范》的通知 (miit-eidc.org.cn)