GBT 31886.2-2015 反应气中杂质对质子交换膜燃料电池性能影响的测试方法 第2部分：氢气中杂质

摘要

本文基于GBT 31886.2-2015标准，探讨了反应气中杂质对质子交换膜燃料电池（PEMFC）性能的影响，并聚焦于氢气中杂质的测试方法。通过分析不同杂质种类及其浓度对电池性能的具体作用机制，提出了一种系统化的测试流程，以期为燃料电池的研发和优化提供科学依据。

引言

质子交换膜燃料电池因其高效、环保的特点，在新能源领域占据重要地位。然而，反应气中的杂质会显著降低燃料电池的性能，甚至导致其失效。因此，研究氢气中杂质对燃料电池的影响具有重要意义。本研究基于GBT 31886.2-2015标准，重点分析氢气中常见杂质（如CO、H₂S、NH₃等）的作用机理，并提出相应的测试方法。

测试方法概述

GBT 31886.2-2015标准详细规定了测试反应气中杂质对燃料电池性能影响的方法。以下是该标准的核心内容：

• 明确测试环境条件，包括温度、湿度和压力范围。
• 选择典型的燃料电池堆作为测试对象。
• 通过引入已知浓度的杂质气体，模拟实际运行条件。
• 记录燃料电池在不同杂质浓度下的输出电压、电流密度及效率变化。

氢气中杂质的影响机制

氢气中常见的杂质主要包括CO、H₂S、NH₃等。这些杂质对燃料电池性能的影响机制各不相同：

• CO的影响： CO会优先吸附在催化剂表面，与氧分子竞争活性位点，从而抑制氧还原反应（ORR），导致电池性能下降。
• H₂S的影响： H₂S会与催化剂发生化学反应，生成硫化物沉积层，进一步阻碍电化学反应。
• NH₃的影响： NH₃可能与电解质膜发生化学反应，破坏膜的结构完整性，进而影响电池寿命。

测试流程的设计

为了确保测试结果的准确性和可靠性，设计了以下测试流程：

• 第一步：准备高纯度氢气，并通过精密控制装置添加不同浓度的杂质气体。
• 第二步：将处理后的气体输入燃料电池堆，记录初始性能数据。
• 第三步：逐步增加杂质浓度，观察并记录电池性能的变化趋势。
• 第四步：分析数据，总结杂质对电池性能的具体影响规律。

结论

GBT 31886.2-2015标准为评估氢气中杂质对质子交换膜燃料电池性能的影响提供了科学依据。通过实验验证，我们发现CO、H₂S和NH₃是主要的有害杂质，其浓度需严格控制在标准范围内。未来的研究可以进一步探索更复杂的杂质组合及其交互作用，为燃料电池的实际应用提供更加全面的技术支持。