本申请公开了一种燃料电池系统氢气利用率测试方法及燃料电池系统,先测量燃料电池系统发电前后气体的总质量,燃料电池系统中电堆的单电池片数量,发电前气体中氢气和氮气各自的物质的量占比,燃料电池系统中的电流大小以及运行时间;然后根据电流大小、燃料电池系统中电堆的单电池片的数量,计算出燃料电池系统的第一氢气消耗量,根据燃料电池发电前后气体总质量的差值,氢气的物质的量占比和氮气的物质的量占比及运行时间,计算出燃料电池系统的第二氢气消耗量;最后将第一氢气消耗量除以第二氢气消耗量,获得燃料电池系统的氢气利用率。本发明所述的氢气利用率测试方法,测试方法简单,降低了测试过程中可能出现的误差,提高了测试结果的准确性。

一种燃料电池系统氢气利用率测试方法，包括以下步骤：步骤一:测量燃料电池系统发电前气体的总质量，记录燃料电池系统中电堆的单电池片数量，检测发电前气体中氢气的物质的量占比和氮气的物质的量占比，步骤二：驱动燃料电池系统发电，测量燃料电池系统发电后气体的总质量，燃料电池系统中的电流大小以及运行时间，步骤三：根据电流大小、燃料电池系统中电堆的单电池片的数量计算出燃料电池系统的第一氢气消耗量，步骤四：根据燃料电池发电前后气体总质量的差值，氢气的物质的量占比和氮气的物质的量占比，以及燃料电池系统的运行时间，计算出燃料电池系统的第二氢气消耗量，步骤五，根据燃料电池系统的第一氢气消耗量和第二氢气消耗量，计算出燃料电池系统的氢气利用率。

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种将氢气化学能转化为电能的装置。它具有高效、清洁、启动快等优点，是一种新型发电技术。将氨分解产生的氢氮气通入到燃料电池系统中进行发电，其中氢氮气中氢气的利用率是氨-氢燃料电池系统的重要参数；目前燃料电池体系主要的排氢模式为氢循环和脉冲排放模式的组合，该组合是在阳极出口安装氢气循环泵、汽水分离器及电磁脉冲阀，可对尾气进行循环同时电磁阀定期排放，将积累的惰性气体和液态水排除，从而提高氢气的利用率和电堆寿命。现有的氢气利用率计算只针对于纯氢，而不太适合氢氮气的利用率的计算。此外，发电过程以氢氮气给燃料阳极供气时，由于质子交换膜的氮气渗透和脉冲排气的原因，会导致排气组分浓度呈现不规律变化；当使用气体流量计进行系统氢气消耗量测试时，需要根据不同纯度和成分的气体进行相应标定，并且需要采用精度较高的流量计以及气相色谱仪来辅助计算，测试成本和维护成本较高，测试结果准确度不佳。

中国专利CN115548386A公开了一种燃料电池系统的氢气计量比确定其中通过获得氢气循环装置的入口温度，出入口压力、通电后的电堆电流以及气体状态参数，并且先根据入口温度，入口压力和气体状态影响参数确定系统的气体利用率，随后在根据电流确定燃料电池系统的氢气消耗量，根据氢气循环流量和氢气消耗量确定燃料电池系统的氢气计量比。该计量比确定方法需要收集燃料电池运行当中多个参数并且进行多次计算，计算过程中误差较大、且系统结构复杂，操作成本较高。

发明人：江莉龙 杨天颖 罗宇 高章光 张卿福州大学（Fuzhou University），简称福大，位于福建省福州市，创建于1958年，是国家“双一流”建设高校，国家“211工程”建设高校，国家教育部、国家国防科技工业局与福建省人民政府共建高校，福建省三所重点建设的高水平大学之一，福建省一流大学建设高校，入选国家建设高水平大学公派研究生项目、教育部首批“卓越工程师教育培养计划”高校、新工科研究与实践项目、数据中国“百校工程”项目、国家“111计划”、“高校国际化示范学院推进计划”、国家级大学生创新创业训练计划、全国首批深化创新创业教育改革示范高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、全国专业学位研究生教育综合改革试点单位、国家集成电路人才培养基地、首批高等学校科技成果转化和技术转移基地、高校国家知识产权信息服务中心。

本发明所述的一种燃料电池系统氢气利用率的测试方法，通过测试电流大小以及发电前后气体的质量差，结合燃料电池电堆中的单电池片数量以及气体中氢气的物质的量占比和氮气的物质的量占比，分别计算出氢气的第一氢气消耗量和第二氢气消耗量，通过第一氢气消耗量和第二氢气消耗量的比值即可获得氢气利用率；该测试方法简单且容易操作，可适用于以氢氮气为燃料的燃料电池系统，测试过程中无需采用昂贵复杂的设备，且测试过程中需要采集的参数较少，测试成本低；也降低了测试过程中可能出现的误差，提高了测试结果的准确性。

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