氫能技術(shù)應(yīng)用專業(yè)教學(xué)資源庫活化測試路徑活化原理和類型不同類型活化方式活化方式比較活化方式的選擇和應(yīng)用01030204目錄01活化原理和類型活化原理活化通常被認(rèn)為包括以下一些過程：質(zhì)子交換膜的加濕過程，質(zhì)子的傳導(dǎo)能力與膜中的含水量成正比；01物質(zhì)(包含電子、質(zhì)子、氣體、水)傳輸通道的建立過程；02電極結(jié)構(gòu)的優(yōu)化過程；03提高催化層的活性和利用率(主要是陰極Pt)過程。04活化類型活化類型活化路徑02不同類型活化方式預(yù)活化PEMFC未放電，主要通過提前使膜潤濕或去除催化劑表面氧化物和雜質(zhì)來實現(xiàn)，在一定程度上減少了氣體、測試臺等資源的消耗，可以減少PEMFC從完成組裝到實際投入使用的時間，活化效果一般。實際操作例如水蒸或煮MEA，PEMFC注水或浸泡潤濕、氫氣吹掃等。放電活化（在線活化/初次活化）傳統(tǒng)在線活化包括電流控制方式和電壓控制方式。電流控制方式分為恒流自然活化、恒流強制活化和變流強制活化方式，因為變流強制活化方式后電堆的性能最優(yōu)，同時活化時間更短，是應(yīng)用比較廣泛的傳統(tǒng)活化方式。有實驗表明采用循環(huán)恒壓活化方式比電流控制方式更有利于PEMFC性能的提升，因為電流控制方式更容易使得MEA中的納米Pt顆粒團聚，降低了催化劑層的電化學(xué)反應(yīng)面積（ECSA）。放電活化（在線活化/初次活化）傳統(tǒng)在線活化表1-3-6USFCC推薦單電池活化步驟測試條件步序時間（min）累計時間（h）備注初始啟動預(yù)熱至80℃

循環(huán)步驟10.6V601執(zhí)行1次循環(huán)步驟20.7V0.5V20207執(zhí)行9次循環(huán)步驟210A72019放電活化（在線活化/初次活化）氫泵活化方式是通過將氫氣從膜的一側(cè)轉(zhuǎn)移到另一側(cè)來提高燃料電池性能的一種活化方式。析氫反應(yīng)過程如圖1-3-60所示。電極上H2析出的反應(yīng)如下：燃料電池陽極：H2=2H++2e-.燃料電池陰極：2H++2e-=H2.總反應(yīng)式：H2（陽極）=H2（陰極）氫泵活化析氫反應(yīng)示意圖放電活化（在線活化/初次活化）巴拉德（Ballard）一項測試表明，把干燥未加熱的氫氣通過電池組的陽極和陰極5分鐘后，電池的平均電壓立即增加了20-32mV。另一項測試表明，短暫暴露于加熱和濕潤的氫氣（80℃，100％RH，持續(xù)5分鐘）可使電池組幾乎達(dá)到標(biāo)稱工作電壓（正常電壓的95％以內(nèi)）。氫泵活化多次陰極析氫過程后燃料電池性能對比放電活化（在線活化/初次活化）

陰極饑餓活化方法是利用在缺少氧化劑的情況下短暫的拉載過程可以提高電堆性能來實現(xiàn)。因為在缺少氧化劑的情況下對燃料電池拉載會在陰極處產(chǎn)生還原條件，影響陰極性能的氧化物質(zhì)被得到還原。具體實現(xiàn)過程是：在缺氣狀態(tài)下通過負(fù)載進行拉載至電壓降至0V附近，然后恢復(fù)空氣供應(yīng)，電池電壓隨之恢復(fù)。該方法可用于在初始制造后的電堆快速活化，還可以用于恢復(fù)性活化。陰極饑餓方式放電活化（在線活化/初次活化）

一氧化碳（CO）會強烈吸附在催化劑上嚴(yán)重污染PEM燃料電池，也可利用此現(xiàn)象活化PEM燃料電池。圖1-3-62比較了常規(guī)活化和CO氧化剝離條件下的性能。可以看出，在每個CO氧化剝離過程之后電池性能提高，通過三個CO吸附/CO2解吸附循環(huán)活化比傳統(tǒng)的活化程序獲得的性能高約29％。CO氧化剝離方式圖1-3-62傳統(tǒng)活化方式和CO氧化剝離比較恢復(fù)活化01PEMFC放置較長一段時間或針對電池放電后的部分可逆性能衰減，可采用恢復(fù)活化方法在一定程度上恢復(fù)PEMFC的性能，此修復(fù)過程類似于活化過程。實際操作比如PEMFC潤濕，恒變電流運行，氫泵效應(yīng)等。例如，將陰極暴露于氫氣中也可以用于在長期存儲之后使燃料電池恢復(fù)活力。恢復(fù)活化01PEMFC放置較長一段時間或針對電池放電后的部分可逆性能衰減，可采用恢復(fù)活化方法在一定程度上恢復(fù)PEMFC的性能，此修復(fù)過程類似于活化過程。實際操作比如PEMFC潤濕，恒變電流運行，氫泵效應(yīng)等。例如，將陰極暴露于氫氣中也可以用于在長期存儲之后使燃料電池恢復(fù)活力。03活化方式比較活化方式比較04活化方式的選擇和應(yīng)用活化方式選擇PEMFC的預(yù)處理活化、初次活化和恢復(fù)性活化三種活化工藝并不是孤立的，而是相互統(tǒng)一的。這意味著在實踐過程中，根據(jù)需求，可以有選擇性地采取合適的活化工藝或組合性的活化工藝，從而提高PEMFC的性能?；罨绞綉?yīng)用

在大多數(shù)情況下不合適