在國(guó)家”雙碳“戰(zhàn)略、氫能源發(fā)展規(guī)劃的推動(dòng)下，氫能源正處于高速發(fā)展階段，氫燃料電池汽車正大規(guī)模商業(yè)化。GB/Z 44116-2024《燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)及關(guān)鍵部件耐久性試驗(yàn)方法》的發(fā)布填補(bǔ)了基于實(shí)車工況的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)和關(guān)鍵部件耐久性測(cè)試規(guī)范的空白，完善了我國(guó)燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系，是各相關(guān)企業(yè)的重要指導(dǎo)性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

標(biāo)準(zhǔn)中主要針對(duì)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)、燃料電池堆、膜電極、空氣壓縮機(jī)、氫氣循環(huán)泵的耐久性試驗(yàn)的試驗(yàn)條件、試驗(yàn)方法、數(shù)據(jù)處理等做了規(guī)范。

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燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)耐久性試驗(yàn)方法

以氣密性測(cè)試、絕緣電阻測(cè)試等安全性測(cè)試為基礎(chǔ)確保試驗(yàn)安全，進(jìn)行長(zhǎng)周期運(yùn)行循環(huán)工況，穿插穩(wěn)態(tài)特性試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性試驗(yàn)性能測(cè)試。分析燃料電池的電壓的衰減幅度與速率、功率的衰減幅度、效率的衰減幅度、電池堆的一致性及輔助系統(tǒng)的變化率。從電壓、功率、效率、一致性、安全性、可靠性多個(gè)維度對(duì)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的耐久性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

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車用燃料電池堆耐久性試驗(yàn)方法

進(jìn)行氣密性、絕緣電阻測(cè)試等安全性能測(cè)試確保試驗(yàn)安全，長(zhǎng)周期循環(huán)工況中穿插極化曲線測(cè)試觀察電堆內(nèi)阻、效率、穩(wěn)定性的變化。通過燃料電池堆參考電流下的電壓衰減速率和衰減幅度等分析電池堆的耐久性能。

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車用燃料電池膜電極耐久性試驗(yàn)方法

長(zhǎng)周期循環(huán)工況中穿插單電池極化曲線測(cè)試觀察額定電流密度下單電池電壓的波動(dòng)變化。通過額定電流密度下的電壓衰減速率和衰減幅度等分析膜電極的耐久性能。

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燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)用空氣壓縮機(jī)

耐久性試驗(yàn)方法

空氣壓縮機(jī)的性能直接影響燃料電池系統(tǒng)的效率。空氣壓縮機(jī)的耐久性試驗(yàn)方法通過150000次的啟停循環(huán)工況與動(dòng)態(tài)循環(huán)工況、1000h的額定工況，分析功率變化幅度來評(píng)價(jià)空氣壓縮機(jī)的耐久性能。

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氫氣循環(huán)泵的耐久性試驗(yàn)方法

通過150000次的啟停循環(huán)工況與動(dòng)態(tài)循環(huán)工況、1000h的額定工況以及額定工況點(diǎn)循環(huán)流量及壓升測(cè)試，分析功率變化幅度來評(píng)價(jià)氫氣循環(huán)泵的耐久性能。

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測(cè)試結(jié)果分析

燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)耐久性測(cè)試結(jié)束后，會(huì)根據(jù)穩(wěn)態(tài)特性測(cè)試中燃料電池發(fā)動(dòng)點(diǎn)擊參考電流所對(duì)應(yīng)的燃料電池堆電壓，進(jìn)行線性擬合和首尾作差，得到平均單電池電壓衰減速率和幅度，還可以分析功率一致性和效率的變化。

燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)電堆是由多個(gè)單電池構(gòu)成，耐久試驗(yàn)過程中單電池會(huì)因膜電極不可逆降解、催化劑活性降低、碳載體結(jié)構(gòu)變化等因素導(dǎo)致電壓降低，進(jìn)而導(dǎo)致電堆電壓的降低，影響燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。如下圖，在基準(zhǔn)電流下額定點(diǎn)的單片電壓下降，電堆電壓也隨之下降，曲線趨勢(shì)一致。

燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的額定功率（電堆的額定功率—輔助系統(tǒng)消耗功率）如下圖，在1000h耐久試驗(yàn)中，電堆的功率一定幅度的降低，而輔助系統(tǒng)的功率降低的幅度不明顯。電堆功率的降低會(huì)導(dǎo)致燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的輸出功率。

下圖為耐久試驗(yàn)中燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)（系統(tǒng)）效率和電堆效率的時(shí)間曲線，可以看出燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)（系統(tǒng)）和電堆效率隨著耐久工況的時(shí)間逐漸衰減。

測(cè)試樣品經(jīng)過1000h耐久后，燃料電池電堆和發(fā)動(dòng)機(jī)的電壓、功率、效率都發(fā)生了一定程度的衰減，直接影響了燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能。

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總結(jié)

GB/Z 44116-2024《燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)及關(guān)鍵部件耐久性試驗(yàn)方法》為燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)及關(guān)鍵部件提供了統(tǒng)一的測(cè)試過程和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；為企業(yè)和檢測(cè)機(jī)構(gòu)提供了統(tǒng)一的測(cè)試方法，提升了試驗(yàn)效率。