日前，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)毛磊特任研究員團隊在氫燃料電池?zé)o損檢測方面取得突破性進展，報道出一種基于磁場成像的氫燃料電池?zé)o損檢測理論及方法，突破了現(xiàn)有氫燃料電池性能表征依賴于材料分析、電流分布等侵入式檢測手段的瓶頸。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在《細胞》期刊旗下的《物理科學(xué)報告》上。
氫燃料電池被廣泛應(yīng)用于氫能利用領(lǐng)域，影響商用氫燃料電池系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用的主要因素是電池運行過程中可靠性需要評估，即電池異常狀態(tài)需要及時識別。目前，主要的狀態(tài)識別方法難以對電池內(nèi)部狀態(tài)變化的發(fā)展路徑及對應(yīng)機理進行檢測及分析，從而無法根據(jù)識別結(jié)果對氫燃料電池系統(tǒng)進行對應(yīng)調(diào)控，進而保障系統(tǒng)的運行安全。
在氫燃料電池運行過程中，電池性能狀態(tài)與其內(nèi)部水分布、電流分布息息相關(guān)。目前，相關(guān)技術(shù)主要通過材料分析、水傳輸分布、電流分布等手段來評估氫燃料電池性能狀態(tài)，然而這些技術(shù)會干擾電池的運行狀態(tài)，甚至破壞電池固有結(jié)構(gòu)和性能，導(dǎo)致難以保證技術(shù)可靠性和實用性。
研究人員將氫燃料電池內(nèi)部電流分解為平行膜方向膜電流和垂直膜方向主電流，并揭示了氫燃料電池故障時性能下降的本質(zhì)原因——參與化學(xué)反應(yīng)的主電流減少，寄生損耗的膜電流增加，因此膜電流及其激發(fā)磁場可以反映電池性能變化。這是在該研究領(lǐng)域內(nèi)首次系統(tǒng)性分析并提出氫燃料電池的性能變化與其內(nèi)部不同分量電流和激發(fā)磁場的關(guān)聯(lián)機制。
該研究首先建立氫燃料電池仿真模型，分析其在不同運行狀態(tài)下的電流和磁場分布變化；進而搭建氫燃料電池外部磁場檢測系統(tǒng)，通過磁場成像分析系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)變化路徑及對應(yīng)機制。此次研究工作提出了一種基于磁場成像的系統(tǒng)無損檢測理論及方法，可在氫燃料電池運行過程中揭示狀態(tài)變化的起源和演變過程，在商用狀態(tài)檢測及異常識別方面極具應(yīng)用潛力。
原標題： 氫燃料電池?zé)o損檢測有新方法
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