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日前，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)毛磊特任研究員團(tuán)隊(duì)在氫燃料電池?zé)o損檢測(cè)方面取得突破性進(jìn)展，報(bào)道出一種基于磁場(chǎng)成像的氫燃料電池?zé)o損檢測(cè)理論及方法，突破了現(xiàn)有氫燃料電池性能表征依賴(lài)于材料分析、電流分布等侵入式檢測(cè)手段的瓶頸。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在《細(xì)胞》期刊旗下的《物理科學(xué)報(bào)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(yùn)行過(guò)程中可靠性需要評(píng)估，即電池異常狀態(tài)需要及時(shí)識(shí)別。目前，主要的狀態(tài)識(shí)別方法難以對(duì)電池內(nèi)部狀態(tài)變化的發(fā)展路徑及對(duì)應(yīng)機(jī)理進(jìn)行檢測(cè)及分析，從而無(wú)法根據(jù)識(shí)別結(jié)果對(duì)氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)應(yīng)調(diào)控，進(jìn)而保障系統(tǒng)的運(yùn)行安全。

在氫燃料電池運(yùn)行過(guò)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(guò)材料分析、水傳輸分布、電流分布等手段來(lái)評(píng)估氫燃料電池性能狀態(tài)，然而這些技術(shù)會(huì)干擾電池的運(yùn)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(shí)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(shí)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(chǎng)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(chǎng)的關(guān)聯(lián)機(jī)制。

該研究首先建立氫燃料電池仿真模型，分析其在不同運(yùn)行狀態(tài)下的電流和磁場(chǎng)分布變化；進(jìn)而搭建氫燃料電池外部磁場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)磁場(chǎng)成像分析系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)變化路徑及對(duì)應(yīng)機(jī)制。此次研究工作提出了一種基于磁場(chǎng)成像的系統(tǒng)無(wú)損檢測(cè)理論及方法，可在氫燃料電池運(yùn)行過(guò)程中揭示狀態(tài)變化的起源和演變過(guò)程，在商用狀態(tài)檢測(cè)及異常識(shí)別方面極具應(yīng)用潛力。

原標(biāo)題： 氫燃料電池?zé)o損檢測(cè)有新方法