振動對燃料電池電堆氣密性的影響分析

顧平林 姜于亮 謝慶詩

摘 要：為了解振動對燃料電池電堆氣密性的影響，本文依據SAE J2380-2018的振動標準，利用多軸振動臺架和氣密性測試臺對兩個燃料電池電堆樣品進行振動試驗，測得了燃料電池電堆樣品在振動前后的氣密性變化結果。試驗結果表明：振動對燃料電池電堆的氣密性有一定的影響，樣品的氣密性均有所下降，燃料電池電堆的氣密性與尺寸和結構等有一定的關系。

關鍵詞：燃料電池電堆 振動 機械完整性 樣品 氣密性

Abstract：This article introduces the basic characteristics and structure of the proton exchange membrane fuel cell， using a multi-axis vibration bench and air tightness test bench and in accordance with the vibration standard of SAE J2380-2018 to perform vibration test tests on two fuel cell stack samples， and compare analyze the changes in airtightness of fuel cell stack samples before and after vibration.The results of this comparative test show that vibration has a certain effect on the airtightness of the fuel cell stack， the airtightness of the samples has been reduced， and the airtightness of the fuel cell stack has a certain relationship with the size and structure.

Key words：fuel cell stack; vibration; mechanical integrity; sample; air tightness

由于燃料電池具有工作溫度要求低、電解質材料安全性好等獨特優點，目前已逐漸應用于商用客車領域，但在實際駕駛環境中，燃料電池在振動環境下表現脆弱，且適應性差[1]。作為一種把氫氣和氧化劑中的化學能轉化成電能的發電裝置，燃料電池堆的氣密安全問題非常重要，因此研究振動對電池堆氣密性的影響，對于燃料電池的穩定運行和進一步推廣應用具有重大意義。

采用樣品A、B的燃料電池堆進行振動耐久試驗，通過極化曲線對其電性能進行分析，同時對該燃料電池的氣密性進行研究。

1 振動實驗設計

車用燃料電池堆，其性能的衰減受到自身設計的工藝及集成水平、系統控制策略、材料性能、工作環境的影響[2]。對于燃料電池堆經歷振動后的電性能及氣密性分析能夠最直觀地反映這種衰減特性。本文即利用三綜合振動臺及燃料電池性能試驗臺進行相關特性的綜合研究。

1.1 電池電堆振動實驗裝置