CN115207418B - 燃料电池膜电极的故障诊断方法和存储介质 - Google Patents

燃料电池膜电极的故障诊断方法和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池膜电极的故障诊断方法和存储介质。其中，该方法包括：响应于膜电极测试夹具用氮气吹扫，如果测试夹具内的压降率小于压降率阈值，确定膜电极的气密性合格，检测膜电极的开路电压；如果开路电压大于开路电压阈值，确定膜电极的开路电压合格，对膜电极的极化曲线进行测试；如果膜电极在固定电流密度下的输出电压大于输出电压阈值，确定膜电极的极化曲线测试合格；如果膜电极的极化曲线测试合格，确定膜电极合格，本发明解决了膜电极在测试和开发过程中，故障判断准确度低的技术问题。

Description

燃料电池膜电极的故障诊断方法和存储介质
技术领域
本发明涉及车辆领域，具体而言，涉及一种燃料电池膜电极的故障诊断方法和存储介质。
背景技术
目前，在对膜电极进行故障诊断时，通常的方法是对膜电极的总体状态进行诊断，但是，仅仅诊断膜电极的总体状态，是不能对膜电极在测试和开发过程中出现的故障进行精准判断。
针对上述膜电极在测试和开发过程中，故障判断准确度低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种燃料电池膜电极的故障诊断方法和存储介质，以至少解决膜电极在测试和开发过程中，故障精准判断低的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种燃料电池膜电极的故障诊断方法。其中，该方法包括：响应于膜电极测试夹具用氮气吹扫，如果测试夹具内的压降率小于压降率阈值，确定膜电极的气密性合格，检测膜电极的开路电压；如果开路电压大于开路电压阈值，确定膜电极的开路电压合格，对膜电极的极化曲线进行测试；如果膜电极在固定电流密度下的输出电压大于输出电压阈值，确定膜电极的极化曲线测试合格；如果膜电极的极化曲线测试合格，确定膜电极合格。
可选地，响应于膜电极测试夹具的冷却流道用氮气吹扫，该方法还包括：如果测试夹具内的压降率大于压降率阈值时，确定膜电极的气密性不合格。
可选地，检测膜电极的开路电压，方法还包括：如果开路电压小于开路电压阈值，检测膜电极的开路电压切换为检测膜电极的氢渗透电流；检测膜电极的氢渗透电流，如果氢渗透电流密度大于第一氢渗透电流密度阈值并且小于第二氢渗透电流密度阈值时，确定质子交换膜失效导致开路电压低，其中，第二氢渗透电流密度阈值大于第一氢渗透电流密度阈值；检测膜电极的氢渗透电流，如果氢渗透电流密度大于第二氢渗透电流密度阈值时，确定质子交换膜失效。
可选地，检测膜电极的开路电压，该方法还包括：检测膜电极的氢渗透电流，如果氢渗透电流密度小于第一氢渗透电流密度阈值时，确定催化剂活性低导致开路电压低；如果氢渗透电流密度小于第一氢渗透电流密度阈值时，检测膜电极的阴极催化层活性，如果阴极催化层活性面积小于阴极催化层活性面积阈值时，确定阴极催化剂失效；如果氢渗透电流密度小于第一氢渗透电流密度阈值时，检测膜电极的阴极催化层活性，如果阴极催化层活性面积大于阴极催化层活性面积阈值时，检测膜电极的阳极催化层活性。
可选地，检测膜电极的阳极催化层活性，该方法还包括：检测膜电极的阳极催化层活性，如果阳极催化层活性面积小于阳极催化层活性面积阈值，确定阳极催化剂失效。
可选地，对膜电极的极化曲线进行测试，该方法还包括：如果膜电极在第一固定电流密度下的输出电压大于输出电压阈值且膜电极在第二固定电流密度下的输出电压大于输出电压阈值时，确定膜电极合格。
可选地，对膜电极的极化曲线进行测试，该方法还包括：如果膜电极在第一固定电流密度下的输出电压小于输出电压阈值且欧姆电阻率大于欧姆电阻率阈值时，确定膜电极的气体扩散层失效；如果膜电极在第一固定电流密度下的输出电压小于输出电压阈值且欧姆阻抗和电荷传输阻抗电阻大于欧姆阻抗和电荷传输阻抗电阻的阈值时，确定膜电极的催化层失效；如果膜电极在第二固定电流密度下的输出电压小于输出电压阈值且扩散电阻率大于扩散电阻率阈值，确定膜电极的气体扩散层搭配不当。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种燃料电池膜电极故障诊断的系统。该系统包括：压力传感器，响应于膜电极测试夹具用氮气吹扫后，用于检测测试夹具内的压降率，其中，如果测试夹具内的压降率小于压降率阈值，确定膜电极的气密性合格；电压巡检装置，用于检测膜电极的开路电压，其中，如果开路电压大于开路电压阈值，确定膜电极的开路电压合格；测试装置，用于对膜电极的极化曲线进行测试，其中，如果膜电极在固定电流密度下的输出电压大于输出电压阈值，确定膜电极的极化曲线测试合格，并确定膜电极合格。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行本发明实施例的燃料电池膜电极的故障诊断方法。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器。该处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行本发明实施例的燃料电池膜电极的故障诊断方法。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种车辆，车辆用于执行本发明实施例的燃料电池膜电极的故障诊断方法。
在本发明实施例中，响应于膜电极测试夹具用氮气吹扫，如果测试夹具内的压降率小于压降率阈值，确定膜电极的气密性合格，检测膜电极的开路电压；如果开路电压大于开路电压阈值，确定膜电极的开路电压合格，对膜电极的极化曲线进行测试；如果膜电极在固定电流密度下的输出电压大于输出电压阈值，确定膜电极的极化曲线测试合格；如果膜电极的极化曲线测试合格，确定膜电极合格。也就是说，本发明实施例中用氮气对膜电极的测试夹具进行吹扫，当测试夹具内的压降率小于压降率阈值时，膜电极的气密性合格，对膜电极的开路电压进行检测；当开路电压大于开路电压阈值时，确定膜电极的开路电压合格，对膜电极的极化曲线进行测试；当膜电极在固定电流密度下的输出电压大于输出电压阈值时，膜电极的极化曲线测试合格，当膜电极的极化曲线测试合格时，则膜电极合格，从而达到了对膜电极中的部件进行快速检测的目的，解决了膜电极在测试和开发过程中，故障判断准确度低的技术问题，达到了膜电极在测试和开发过程中，提高故障判断准确度的技术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的一种燃料电池膜电极的故障诊断方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的另一种燃料电池膜电故障诊断方法流程图；
图3是根据本发明实施例的一种燃料电池膜电故障诊断方法的系统的示意图；
图4是根据本发明实施例的另一种燃料电池膜电故障诊断的系统的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
根据本发明实施例，提供了一种燃料电池膜电极的故障诊断方法，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1是根据本发明实施例的一种燃料电池膜电极的故障诊断方法的流程图，如图1所示，该方法可以包括如下步骤：
步骤S101，响应于膜电极测试夹具的冷却流道用氮气吹扫，如果测试夹具内的压降率小于压降率阈值，确定膜电极的气密性合格，检测膜电极的开路电压。
在本发明上述步骤S101提供的技术方案中，膜电极和测试夹具装配，得到单电池，单电池与测试台架连接好，确保气路、电路、信号传输正常后开始测试，响应于膜电极测试夹具的阴极、阳极、冷却流道氮气吹扫，排除杂质，确保管路畅通，关闭测试夹具阴极、阳极、冷却管路出口电磁阀，向夹具阴极内部充入氮气；通过背压阀控制阴极腔内压力，待腔内压力达到设定值（如，70kPa），关闭气体口电磁阀，阴极腔体保压2分钟后，查看夹具内压力变化情况，如果压力传感器测量的压降率小于压降率的阈值（如，10%），则确定膜电极气密性合格，当膜电极的气密性合格后，检测膜电极的开路电压。
步骤S102，如果开路电压大于开路电压阈值，确定膜电极的开路电压合格，对膜电极的极化曲线进行测试。
在本发明上述步骤S102提供的技术方案中，首先打开膜电极的阴极、阳极、冷却路出口电磁阀，分别向阴极、阳极按照计量比（如，1.5~2.5）、温度（如，60~80℃）、湿度（如，10~100%）、压力（如，80~150kPa）通入空气和氢气，当膜电极的电压稳定后读取开路电压，当膜电极的开路电压大于开路电压阈值（如，0.95V）时，确定膜电极的开路电压合格，当膜电极的开路电压合格后，对膜电极的极化曲线进行测试。
步骤S103，如果膜电极在固定电流密度下的输出电压大于输出电压阈值，确定膜电极的极化曲线测试合格。
在本发明上述步骤S103提供的技术方案中，测试膜电极在固定电流密度下的输出电压的测试气体供应条件与步骤102检测气体供应条件相同，开启燃料电池测试系统电子负载，采用恒流模式实现单电池极化曲线性能测试，正式测试前按照1A/cm2的电流密度对膜电极进行活化，直到电池电压变化率小于输出电压阈值（如，20mV/h），认为电池活化完成，正式测试过程中，保证反应气体充足供应，采用电流阶跃降载测试，电流密度变化范围2.5~0A/cm2，阶跃值0.1A/cm2，每个电流密度下电池稳定运行分钟后记录该电流密度下的电压值，测试完成后计算机程序自动绘出极化曲线，当膜电极的在1A/cm2的电流密度下的输出电压大于输出电压阈值（如，0.6V）时，则膜电极的极化曲线测试合格。
步骤S104，如果膜电极的极化曲线测试合格，确定膜电极合格。
在本发明上述步骤S104提供的技术方案中，当膜电极的极化曲线测试合格，则组成膜电极的所有材料合格。
本申请上述步骤S101至步骤S104，响应于膜电极测试夹具的冷却流道用氮气吹扫，如果测试夹具内的压降率小于压降率阈值，确定膜电极的气密性合格，检测膜电极的开路电压；如果开路电压大于开路电压阈值，确定膜电极的开路电压合格，对膜电极的极化曲线进行测试；如果膜电极在固定电流密度下的输出电压大于输出电压阈值，确定膜电极的极化曲线测试合格；如果膜电极的极化曲线测试合格，确定膜电极合格。也就是说，本发明实施例中用氮气对膜电极的测试夹具进行吹扫，当测试夹具内的压降率小于压降率阈值时，膜电极的气密性合格，对膜电极的开路电压进行检测；当开路电压大于开路电压阈值时，确定膜电极的开路电压合格，对膜电极的极化曲线进行测试；当膜电极在固定电流密度下的输出电压大于输出电压阈值时，膜电极的极化曲线测试合格，当膜电极的极化曲线测试合格时，则膜电极合格，从而达到了对膜电极中的部件进行快速检测的目的，解决了膜电极在测试和开发过程中，故障判断准确度低的技术问题，达到了膜电极在测试和开发过程中，提高故障判断准确度的技术效果。
下面对该实施例的上述方法进行进一步介绍。
作为一种可选的实施例方式，步骤S101，响应于膜电极测试夹具的冷却流道用氮气吹扫，该方法还包括：如果测试夹具内的压降率大于压降率阈值时，确定膜电极的气密性不合格。
在该实施例中，膜电极和测试夹具装配，得到单电池，单电池与测试台架连接好，确保气路、电路、信号传输正常后开始测试，响应于膜电极测试夹具的阴极、阳极、冷却流道氮气吹扫，排除杂质，确保管路畅通，关闭测试夹具阴极、阳极、冷却管路出口电磁阀，向夹具阴极内部充入氮气；通过背压阀控制阴极腔内压力，待腔内压力达到设定值（如，70kPa），关闭气体口电磁阀，阴极腔体保压2分钟后，查看夹具内压力变化情况，如果压力传感器测量的压降率大于压降率的阈值（如，10%），且阳极腔内压力明显增大，则说明膜电极气密性不合格，存在破损缺陷，需拆解电池进行视觉缺陷诊断。
作为一种可选的实施例方式，步骤S101，检测膜电极的开路电压，方法还包括：如果开路电压小于开路电压阈值，检测膜电极的开路电压切换为检测膜电极的氢渗透电流；检测膜电极的氢渗透电流，如果氢渗透电流密度大于第一氢渗透电流密度阈值并且小于第二氢渗透电流密度阈值时，确定质子交换膜失效导致开路电压低，其中，第二氢渗透电流密度阈值大于第一氢渗透电流密度阈值；检测膜电极的氢渗透电流，如果氢渗透电流密度大于第二氢渗透电流密度阈值时，确定质子交换膜失效。
在该实施例中，首先打开膜电极的阴极、阳极、冷却路出口电磁阀，分别向阴极、阳极按照计量比（如，1.5~2.5）、温度（如，60~80℃）、湿度（如，10~100%）、压力（如，80~150kPa）通入空气和氢气，当膜电极的电压稳定后读取开路电压，当膜电极的开路电压小于开路电压阈值时（如，0.95V），确定膜电极的开路电压不合格，对膜电极电压的测试系统切换至氢渗透电流检测模式，膜电极的阳极按照流量（如，0.1~1SLPM）、温度(如，25~80℃)、湿度(如，40~100%)、压力(如，0~50kPa)通入氢气，阴极按照流量（如，0.05~2SLPM）、温度(如，25~80℃)、湿度(如，40~100%)、压力(如，0~50kPa)通入氮气，该吹扫过程持续至单电池开路电压小于0.1V，电化学工作站运行线性电压扫描模式，电压扫描范围0~0.8V，扫速0.001~0.02V/s，对膜电极氢渗透电流进行检测，数控接线器连通电化学工作站与单电池测试夹具，单电池阴极连接工作电极，单电池阳极连接对电极和参比电极，如果氢渗透电流密度大于第一氢渗透电流密度阈值（如，5mA/cm2）并且小于第二氢渗透电流密度阈值（如，10mA/cm2）时，确定质子交换膜失效导致开路电压低，对膜电极的性能影响小，如果氢渗透电流密度大于第二氢渗透电流密度阈值时，确定质子交换膜严重失效，失效原因为在催化剂担载过程中质子交换膜与有机溶剂接触产生物理缺陷，导致其对反应气体隔绝能力下降，需优化膜电极催化剂担载工艺。
作为一种可选的实施例方式，步骤S101，检测膜电极的开路电压，方法还包括：检测膜电极的氢渗透电流，如果氢渗透电流密度小于第一氢渗透电流密度阈值时，确定催化剂活性低导致开路电压低；如果氢渗透电流密度小于第一氢渗透电流密度阈值时，检测膜电极的阴极催化层活性，如果阴极催化层活性面积小于阴极催化层活性面积阈值时，确定阴极催化剂失效；如果氢渗透电流密度小于第一氢渗透电流密度阈值时，检测膜电极的阴极催化层活性，如果阴极催化层活性面积大于阴极催化层活性面积阈值时，检测膜电极的阳极催化层活性。
在该实施例中，首先打开膜电极的阴极、阳极、冷却路出口电磁阀，分别向阴极、阳极按照计量比（如，1.5~2.5）、温度（如，60~80℃）、湿度（如，10~100%）、压力（如，80~150kPa）通入空气和氢气，当膜电极的电压稳定后读取开路电压，当膜电极的开路电压小于开路电压阈值（如，0.95V）时，确定膜电极的开路电压不合格，对膜电极电压的测试系统切换至氢渗透电流检测模式，膜电极的阳极按照流量（如，0.1~1SLPM）、温度(如，25~80℃)、湿度(如，40~100%)、压力(如，0~50kPa)通入氢气，阴极按照流量（如，0.05~2SLPM）、温度(如，25~80℃)、湿度(如，40~100%)、压力(如，0~50kPa)通入氮气，该吹扫过程持续至单电池开路电压小于0.1V，电化学工作站运行线性电压扫描模式，电压扫描范围0~0.8V，扫速0.001~0.02V/s，对膜电极氢渗透电流进行检测，数控接线器连通电化学工作站与单电池测试夹具，单电池阴极连接工作电极，单电池阳极连接对电极和参比电极，当氢渗透电流密度小于第一氢渗透电流密度阈值时，确定催化剂活性低导致开路电压低，对阴极催化层活性进行测试，阳极按照流量（如，0.1~1SLPM）、温度(如，60~80℃)、湿度(如，40~100%)、压力(如，0~50kPa)通入氢气，阴极按照流量（如，0.1~1SLPM）、温度(如，25~80℃)、湿度(如，40~100%)、压力(如，20~50kPa)通入氮气，电化学工作站运行循环伏安扫描模式，电压扫描范围（如，0~1.23V）,扫速（如，0.02~0.08V/s），对膜电极阴极催化层活性进行检测，数控接线器连通电化学工作站与单电池测试夹具，单电池阴极连接工作电极，单电池阳极连接对电极和参比电极，计算机内程序自动计算出阴极催化层电化学活性面积，当阴极催化层电化学活性面积小于30m2/g时，则阴极催化剂失效，需对催化剂浆料质量和催化剂担载工艺进行检查，当阴极催化层电化学活性面积大于30m2/g时，则阴极催化剂正常，需对阳极催化层活性进行检测。
作为一种可选的实施例方式，步骤S101，检测膜电极的阳极催化层活性，方法还包括：检测膜电极的阳极催化层活性，如果阳极催化层活性面积小于阳极催化层活性面积阈值，确定阳极催化剂失效。
在该实施例中，对膜电极的阳极催化层活性进行检测时，阳极按照流量（如，0.1~1SLPM）、温度(如，60~80℃)、湿度(如，40~100%)、压力(如，0~50kPa)通入氢气，阴极按照流量（如，0.1~1SLPM）、温度(如，25~80℃)、湿度(如，40~100%)、压力(如，20~50kPa)通入氮气，电化学工作站运行循环伏安扫描模式，电压扫描范围0~1.23V，扫速0.02~0.08V/S，对膜电极阴极催化层活性进行检测，数控接线器连通电化学工作站与单电池测试夹具，单电池阴极连接对电极和参比电极，单电池阳极连接工作电极，计算机内程序自动计算出催化层电化学活性面积，当催化层电化学活性面积小于20m2/g，则判定阳极催化剂失效，需对催化剂浆料质量和催化剂担载工艺进行检查。
作一种可选的实施例方式，步骤S101，对膜电极的电压与电流进行性能测试，方法还包括：如果膜电极在第一固定电流密度下的输出电压大于输出电压阈值且膜电极在第二固定电流密度下的输出电压大于输出电压阈值时，确定膜电极合格。
在该实施例中，测试气体供应条件与开路电压检测相同，开启燃料电池测试系统电子负载，采用恒流模式实现单电池的极化曲线性能测试，正式测试前按照1A/cm2的电流密度对膜电极进行活化，直到电池电压变化率小于20mV/h，认为电池活化完成。正式测试过程中，保证反应气体充足供应，采用电流阶跃降载测试，电流密度变化范围为2.5~0A/cm2，阶跃值为0.1A/cm2，每个电流密度下电池稳定运行3分钟后记录该电流密度下的电压值，测试完成后计算机程序自动绘出极化曲线，当膜电极在第一固定电流密度下（如，1A/cm2）的输出电压以及膜电极在第二固定电流密度下（如，2A/cm2）的输出电压大于输出电压阈值（如，0.6V）时，确定膜电极合格。
作为一种可选的实施例方式，步骤S101，对膜电极的电压与电流进行性能测试，该方法还包括：如果膜电极在第一固定电流密度下的输出电压小于输出电压阈值且欧姆电阻率大于欧姆电阻率阈值时，确定膜电极的气体扩散层失效；如果膜电极在第一固定电流密度下的输出电压小于输出电压阈值且欧姆阻抗和电荷传输阻抗电阻之和大于欧姆阻抗和电荷传输阻抗电阻之和的阈值时，确定膜电极的催化层失效；如果膜电极在第二固定电流密度下的输出电压小于输出电压阈值且扩散电阻率大于扩散电阻率阈值，确定膜电极的气体扩散层搭配不当。
在该实施例中，当电池在1A/cm2电流密度下的输出电压小于输出电压阈值（如，0.6V）时，电化学工作站切换至交流阻抗测试模式，数控接线器连通电化学工作站与单电池测试夹具，单电池阴极连接工作电极，单电池阳极连接对电极和参比电极，电化学工作站扰动电压5~10mV，扫描频率1mHz~2MHz，优选地，交流阻抗测试模式检测设定参数设定为扰动电压10mV，扫描频率1Hz~1MHz，一般选取图谱高频部分与实轴交点数值计作实测阻抗值，与膜电极活性面积归一化后计算出欧姆电阻率。选取图谱低频部分半圆直径数值作为实测欧姆阻抗和电荷传输阻抗电阻之和，通过计算机内电路等效模型计算得出欧姆阻抗和电荷传输阻抗电阻之和，当欧姆电阻率大于欧姆电阻率阈值（如，50mΩ/cm2），单电池夹具的装配压力不当，膜电极的气体扩散层失效导致膜电极欧姆电阻过大，当欧姆阻抗和电荷传输阻抗电阻之和大于欧姆阻抗和电荷传输阻抗电阻之和阈值（如，200mΩ/cm2）时，则膜电极催化层存在失效问题；当电池在2A/cm2电流密度下的输出电压小于输出电压阈值（如，0.6V）时，电化学工作站切换至交流阻抗测试模式，数控接线器连通电化学工作站与单电池测试夹具，单电池阴极连接工作电极，单电池阳极连接对电极和参比电极，电化学工作站扰动电压5~10mV，扫描频率1mHz~2MHz，优选地，交流阻抗测试模式检测设定参数设定为扰动电压10mV，扫描频率1Hz~1MHz，选取图谱低频部分斜线延长线与实轴交点数值计作实测扩散电阻率，与膜电极活性面积归一化后计算出扩散电阻率，当扩散电阻率大于扩散电阻率阈值（如，200mΩ/cm2），则单电池夹具的装配压力过大，需拆解单电池，优化单电池夹具装配压力、选取疏水性、透气性更好的气体扩散层进行适配。
本发明实施例中用氮气对膜电极的测试夹具进行吹扫，当测试夹具内的压降率小于压降率阈值时，膜电极的气密性合格，对膜电极的开路电压进行检测；当开路电压大于开路电压阈值时，确定膜电极的开路电压合格，对膜电极的极化曲线进行测试；当膜电极在固定电流密度下的输出电压大于输出电压阈值时，膜电极的极化曲线测试合格，当膜电极的极化曲线测试合格时，则膜电极合格，从而达到了对膜电极中的部件进行快速检测的目的，解决了膜电极在测试和开发过程中，故障判断准确度低的技术问题，达到了膜电极在测试和开发过程中，提高故障判断准确度的技术效果。
实施例2
下面结合优选的实施方式对本发明实施例的技术方案进行举例说明。
燃料电池膜电极是燃料电池电堆的核心零部件，决定了燃料电池发动机的性能水平。近年来，大量的科研单位和企业投入经历研发高性能、长寿命、低成本的新型膜电极。但在膜电极研发样件测试的过程中，经常出现异常情况，例如膜电极开路电压（Open circuitvoltage，简称为OCV）偏低，性能偏低，失效等，因此，开发出能够快速精准诊断膜电极故障，识别失效模式的策略与设备对提高膜电极研发效率尤为重要。
因此，在一种相关技术上中，提出了快速测试膜电极性能的多功能设备及测试方法，设备包括工装夹具、控制电路和人机交互部分，该发明同时具有极化曲线和电化学性能曲线测试功能，加快了膜电极测试评价效率。
在另一种相关技术中，提出了一种膜电极状态检测方法、检测系统、电子设备及储存介质，其中，检测方法包括施加预设运行参数的交流扰动信号至电堆两端，电堆包括多个膜电极；获取膜电极与相邻膜电极之间的电压差，得到电压集；根据电压集合预设电压算法得到电压离均差和电压均值；根据电压均值是否处于预设第一电压阈值区间确定电堆运行状态，根据电压离均差确定是否处于预设值第二电压阈值区间确定膜电极运行状态。
在另一种相关技术中，提出了一种质子交换膜燃料电池测试台架，除具备基本供气、控温、电压监测等功能外，还具备电化学阻抗、电流密度和温度分布获取及无线终端通讯控制的功能。
在另一种相关技术中，提出了一种燃料电池故障诊断方法和装置，通过获取燃料电池系统运行参数，处理后得到故障特征参数，再对敏感性特征参数分成训练样本集和测试样本集，通过分类器对燃料电池进行故障诊断。
在另一种相关技术中，提出了一种基于低频阻抗与电化学阻抗谱的在线质子交换膜燃料电池故障诊断方法，使用低频足堪对质子交换膜燃料电池极限状态监测，使用模糊逻辑对电化学阻抗谱进行状态分类，实现了基于低频阻抗和电化学阻抗谱的在线故障诊断。
因此，目前主要是对膜电极/燃料电池测试方法与设备，但大多数方法未能全方位对膜电极的关键指标进行评价，主要是对燃料电池运行工况状态进行故障判断，无法做到故障膜电极的原材料失效模式识别。
然而，本发明实施例提出一种燃料电池膜电故障诊断方法，图2是本发明实施例的另一种燃料电池膜电故障诊断方法流程图，如图2所示，该方法可以包括以下步骤：
步骤S201，检测气密性。
待测膜电极进行单电池测试夹具装配，与测试台架连接好，确保气路、电路、信号传输正常后开始测试，膜电极测试夹具阴极、阳极、冷却流道氮气吹扫，排除杂质，确保管路畅通。
膜电极气密性检测：关闭测试夹具阴极、阳极、冷却管路出口电磁阀，向夹具阴极内部充入氮气；通过背压阀控制阴极腔内压力，待腔内压力达到设定值（如，50~100kPa，优选的70kPa），关闭气体口电磁阀。
测试夹具冷却路气密性检测：关闭测试夹具阴极、阳极、冷却管路出口电磁阀，向夹具冷却腔内部充入氮气；通过背压阀控制阴极腔内压力，待腔内压力达到设定值（如，100~150kPa，优选的150kPa），关闭气体入口电磁阀。
测试夹具整体气密性检测：关闭测试夹具阴极、阳极、冷却管路出口电磁阀，同时向阴极、阳极、冷却腔内部充入氮气；通过背压阀控制阴极腔内压力，待腔内压力达到设定值（如，100~150kPa，优选的150kPa），关闭气体入口电磁阀。
步骤S202，判断压降率是否小于阈值。
若吹扫过程气体压力波动较大，说明气液流道内存在杂质堵塞，应拆解电池查明原因后重新装配。
阴极腔体保压2分钟后，查看夹具内压力变化情况，如压降率小于阈值（如，8~15%，优选的10%），则判断膜电极样件气密性合格，跳转至步骤S203。
冷却腔体保压2分钟后，查看夹具内压力变化情况，如压降率小于阈值（如，3~8%，优选的3%），则判断测试夹具冷却路气密性合格，跳转至步骤S203。
阴极、阳极、冷却腔体保压2分钟后，查看夹具内压力变化情况，如压降率小于阈值（如，5~10%，优选的8%），则判断装配单电池气密性合格，跳转至步骤S203。
步骤S203，检测开路电压。
打开阴极、阳极、冷却路出口电磁阀，分别向阴极、阳极按照设定的流量，计量比（如，1.5~2.5）、温度（如，60~80℃）、湿度（如，10~100%）、压力（如，80~150kPa）通入反应所需的空气、氢气，可选地，阴极气体为压缩空气、气体温度为75℃、阴极进气压力为100kPa、阴极气体计量比为2、阴极相对湿度为60%、阳极气体为高纯氢（99.99%）、阳极进气压力为120kPa、阳极气体计量比为1.5、阳极相对湿度为40%。
步骤S204，判断开路电压是否大于0.95V。
待电池电压稳定后读取OCV值，根据膜电极产品型号不同，设定OCV判断检测阈值（如，0.92~1.05V，优选的0.95V）；如OCV值大于阈值，跳转至步骤205；若OCV值小于阈值，跳转至步骤210。
步骤S205，测试极化曲线性能。
测试气体供应条件与OCV检测相同，开启燃料电池测试系统电子负载，采用恒流模式实现单电池极化曲线性能测试。正式测试前按照1A/cm2的电流密度对膜电极进行活化，直到电池电压变化率<20mV/h，认为电池活化完成。正式测试过程中，保证反应气体充足供应，采用电流阶跃降载测试，电流密度变化范围（如，2.5~0A/cm2），阶跃值（如，0.1A/cm2），每个电流密度下电池稳定运行3分钟后记录该电流密度下的电压值。测试完成后计算机程序自动绘出极化曲线。
步骤S206，判断电池在1A/cm2的电流密度下的输出电压是否小于0.6V。
如果电池在1A/cm2电流密度下的输出电压小于0.6V，跳转至步骤S221；如果电池在1A/cm2电流密度下的输出电压大于0.6V，跳转至步骤S207。
步骤S207，判断电池在2A/cm2的电流密度下的输出电压是否小于0.6V。
如果电池在2A/cm2电流密度下的输出电压大于0.6V，则测试结束。
步骤S208，确定膜电极封装电池夹具装配不合格。
阴极腔体保压2分钟后，查看夹具内压力变化情况，如压降率大于阈值（如，8~15%，优选的10%），且阳极腔内压力明显增大，则说明膜电极气密性不合格，跳转至步骤S209。
冷却腔体保压2分钟后，查看夹具内压力变化情况，如压降率大于阈值（如，3~8%，优选的3%），且阳极腔内压力明显增大，则说明阳极侧双极板存在破损缺陷，需拆解电池进行配件更换，如压降率超过阈值，跳转至步骤S209。
阴极、阳极、冷却腔体保压2分钟后，查看夹具内压力变化情况，如压降率大于阈值（如，5~10%，优选的8%），跳转至步骤S209。
步骤S209，确定故障真因排除故障重新测试。
当步骤208确认出故障信息后，找到故障的真正原因，排除故障开始重新测试；当步骤213的材料严重失效，一般失效原因是在催化剂担载过程中质子交换膜（ProtonExchange Membrane，简称为PEM）与有机溶剂接触产生物理缺陷，导致其对反应气体隔绝能力下降，需优化膜电极催化剂担载工艺；当确定阴极催化剂失效，需对催化剂浆料质量和催化剂担载工艺进行检查；当阳极催化剂失效，需对催化剂浆料质量和催化剂担载工艺进行检查；当气体扩散层（Gas Diffusipon Layer，简称为GDL）失效导致膜电极欧姆电阻过大，需拆解单电池，优化单电池夹具装配压力、做好膜电极边框、密封垫片与GDL厚度的适配；当需拆解单电池，优化单电池夹具装配压力、选取疏水性、透气性更好的GDL进行适配。
步骤S210，检测氢渗透电流。
阳极按照设定的流量（如，0.1~1SLPM）、温度(如，25~80℃)、湿度(如，40~100%)、压力(如，0~50kPa)通入氢气，阴极按照设定的流量（如，0.05~2SLPM）、温度(如，25~80℃)、湿度(如，40~100%)、压力(如，0~50kPa)通入氮气，该吹扫过程持续至单电池开路电压<0.1V，电化学工作站运行线性电压扫描（Linear Sweep Voltammetry，简称为LSV）模式，电压扫描范围（如，0~0.8V），扫速（如，0.001~0.02V/s），对膜电极氢渗透电流进行检测；数控接线器连通电化学工作站与单电池测试夹具，单电池阴极连接工作电极，单电池阳极连接对电极和参比电极，可选地，电池运行条件为电池温度为75℃、阴极气体为高纯氮（如，99.99%）、阴极背压为20kPa、阴极气体流量为0.2SLPM、阴极湿度为100%、阳极气体为高纯氢（如，99.99%）、阳极背压为20kPa、阳极气体流量为0.1SLPM、阳极湿度为100%、测试方法包括预处理和参数设定，预处理为阴极用氮气持续吹扫至OCV<0.1V、参数设定为两电极法测LSV，电压扫描范围0V-0.6V，扫描速率0.002V/s，取0.4V对应电流值。
步骤S211，判断icrossove是否大于5mA/cm2。
如果氢渗透电流密度（icrossove）大于5mA/cm2，跳转至步骤S212，如果氢渗透电流密度小于5mA/cm2，跳转至步骤S215。
步骤S212，确定PEM材料失效。
步骤S213，判断icrossove是否大于10mA/cm2。
如果氢渗透电流密度大于10mA/cm2，跳转至步骤S214。
步骤S214，确定PEM材料严重失效。
确定PEM材料严重失效，跳转至步骤S209。
步骤S215，检测阴极催化层活性。
阴极按照设定的流量（如，0.1~1SLPM）、温度(如，60~80℃)、湿度(如，40~100%)、压力(如，0~50kPa)通入氢气，阴极按照设定的流量（如，0.1~1SLPM）、温度(如，25~80℃)、湿度(如，40~100%)、压力(如，20~50kPa)通入氮气，电化学工作站运行循环伏安扫描模式（Cyclic Voltammetry，简称为CV），电压扫描范围（如，0~1.23V），扫速（如，0.02~0.08V/s），对膜电极阴极催化层活性进行检测。数控接线器连通电化学工作站与单电池测试夹具，单电池阴极连接工作电极，单电池阳极连接对电极和参比电极，可选地，电池运行条件为电池温度为75℃、阴极气体为高纯氮（如，99.99%）、阴极背压为50kPa、阴极气体流量为0.5SLPM、阴极湿度为100%、阳极气体为高纯氢（如，99.99%）、阳极背压为50kPa、阳极气体流量为0.5SLPM、阳极湿度为100%、测试方法包括预处理和参数设定，预处理为LSV测试后调整气体背压、流速、参数设定为两电极法测试CV曲线，电压扫描范围0.07V-1V，扫描速率0.05V/s，直至CV高度重合。
步骤S216，判断ECSA是否小于30m2/g。
如果催化层电化学活性面积（Electrochemcial Active Surface Area，简称为ECSA）小于30m2/g，跳转至步骤217。
如果ECSA小于30m2/g，跳转至步骤218。
步骤S217，确定阴极催化剂失效。
确定阴极催化剂失效，跳转至步骤S209。
步骤S218，检测阳极催化层活性。
阳极按照设定的流量（如，0.1~1SLPM）、温度(如，60~80℃)、湿度(如，40~100%)、压力(如，0~50kPa)通入氢气，阴极按照设定的流量（如，0.1~1SLPM）、温度(如，25~80℃)、湿度(如，40~100%)、压力(如，20~50kPa)通入氮气，电化学工作站运行循环伏安扫描模式（CV），电压扫描范围（如，0~1.23V），扫速（如，0.02~0.08V/s），对膜电极阴极催化层活性进行检测。数控接线器连通电化学工作站与单电池测试夹具，单电池阴极连接对电极和参比电极，单电池阳极连接工作电极（工作电极、对电极+参比电极接线对调），可选地，电池运行条件为电池温度为75℃、阴极气体为高纯氮（如，99.99%）、阴极背压为50kPa、阴极气体流量为0.5SLPM、阴极湿度为100%、阳极气体为高纯氢（如，99.99%）、阳极背压为50kPa、阳极气体流量为0.5SLPM、阳极湿度为100%、测试方法包括预处理和参数设定，预处理为LSV测试后调整气体背压、流速、参数设定为两电极法测试CV曲线，电压扫描范围0.07V-1V，扫描速率0.05V/s，直至CV高度重合。
步骤S219，判断ECSA是否小于20m2/g。
如果ECSA是否小于20m2/g，跳转至步骤S220。
步骤S220，确定阳极催化剂失效，跳转至步骤S209。
步骤S221，测试交流阻抗（EIS@1A/cm2）。
数控接线器连通电化学工作站与单电池测试夹具，单电池阴极连接工作电极，单电池阳极连接对电极和参比电极。电化学工作站扰动电压（如，5~10mV），扫描频率（如，1mHz~2MHz），优选地，交流阻抗EIS(Electrochemical Impedance Spectroscopy，简称为EIS)检测设定参数设定为扰动电压（如，10mV），扫描频率（如，1Hz~1MHz），一般选取图谱高频部分与实轴交点数值计作实测阻抗值，与膜电极活性面积归一化后计算出电池的欧姆电阻率（R）。选取图谱低频部分半圆直径数值计作实测欧姆阻抗和电荷传输阻抗电阻（Rct）之和，通过计算机内电路等效模型计算得出Rct，跳转至步骤S222。
步骤S222，判断RΩ是否大于50mΩ·cm2。
如果RΩ大于50mΩ·cm2，跳转至步骤S223。
步骤S223，确定GDL材料失效。
确定GDL材料失效，跳转至步骤S209。
步骤S224，判断Rct是否大于200 mΩ·cm2。
如果Rct大于200 mΩ·cm2，跳转至步骤S225。
步骤S225，确定催化剂失效。
如果催化剂失效，跳转至步骤S209，如果想进一步确定催化剂程度，执行步骤S215-S216和S218-S210。
步骤S226，测试交流阻抗EIS（@2A/cm2）。
数控接线器连通电化学工作站与单电池测试夹具，单电池阴极连接工作电极，单电池阳极连接对电极和参比电极。电化学工作站扰动电压（如，5~10mV），扫描频率（如，1mHz~2MHz）。优选地，EIS检测设定参数设定为扰动电压（如，10mV），扫描频率（如，1Hz~1MHz），一般选取Nyquist图谱低频部分斜线延长线与实轴交点数值计作实测扩散电阻率，与膜电极活性面积归一化后计算出扩散电阻率（Zw）。
步骤S227，判断ZW是否大于200mΩ·cm2。
如果ZW大于200mΩ·cm2，跳转至步骤S228。
步骤S228，确定GDL匹配不当。
确定GDL匹配不当时，跳转至步骤S209。
在该实施例中，提出了一种燃料电池膜电故障诊断方法的系统，图3是根据本发明实施例的一种燃料电池膜电故障诊断方法的系统的示意图，如图3所示，该系统可以包括：
计算机工作站模块301，可以用于控制燃料电池测试设备供气电磁阀门开关、质量流量计流速、背压阀开度、加热增湿速率等；可以用于控制电子负载按照既定程序运行；实现电化学工作站工作模式切换与运行参数设定；可以用于可将按照故障诊断策略编写的程序控制整套燃料电池膜电极测试系统；可以用于按照程序自动对试验数据进行处理。
电子负载模块302，可以用于根据需要实现恒压/恒流/方波/三角波拉载方式，量程需与膜电极样件发电能力匹配。
电化学工作站模块303，可以用于集成CV、LSV、EIS测试模块。
数控接线器304，可以用于实现电化学工作站工作电极、参比电极、对电极与单电池测试夹具连接方式按照程序要求自动切换。
高压H2气源模块305。
高压N2气源模块306。
高压空气气源模块307。
电磁阀模块308，可以用于实现计算机控制气体开关。
质量流量计模块309，可以用于实现对进气流量控制。
电磁三通阀模块310，可以用于实现通入气体干湿转换。
增湿器模块311，可以用于实现气体0~100%可控增湿。
背压阀模块312，可以用于实现气体背压控制。
电磁三通阀模块313，可以用于实现单电池夹具阴阳极通入气体种类切换与气体止逆。
膜电极单电池测试夹具模块314。
电磁阀模块315，可以用于单电池检漏过程中实现密闭功能。
在该实施例中，膜电极进行单电池测试夹具装配，与测试台架连接好，确保气路、电路、信号传输正常后开始测试，对膜电极的气密性进行检测，当膜电极的气密性合格后，对膜电极的开路电压进行检测，当开路电压小于阈值时，进行膜电极极化曲线测试，当当开路电压大于阈值时，开路电压测试模式切换为氢燃料渗透检测，先对膜电极阴极催化层活性进行检测，如果催化层电化学活性面积大于阈值，对膜电极阳极催化层活性进行检测，如果催化层电化学活性面积小于阈值，则进行极化曲线测试。解决了燃料电池膜电极样件开发与测试过程中故障不能快速精准判断的技术问题，达到了燃料电池膜电极样件开发与测试过程中故障快速精准判断的技术效果。
实施例3
根据本发明实施例，还提供了一种燃料电池膜电极故障诊断的系统。需要说明的是，该燃料电池膜电极故障诊断的系统可以用于执行本发明实施例1的中的燃料电池膜电极故障诊断的方法。
图4是根据本发明实施例的燃料电池膜电极故障诊断的系统的示意图。如图4所示，燃料电池膜电极故障诊断的系统400可以包括：
压力传感器401，响应于膜电极测试夹具用氮气吹扫后，用于检测测试夹具内的压降率，其中，如果测试夹具内的压降率小于压降率阈值，确定膜电极的气密性合格。
电压巡检装置402，用于检测膜电极的开路电压，其中，如果开路电压大于开路电压阈值，确定膜电极的开路电压合格。
测试装置403，用于对膜电极的极化曲线进行测试，其中，如果膜电极在固定电流密度下的输出电压大于输出电压阈值，确定膜电极的极化曲线测试合格，并确定膜电极合格。
在该实施例中，响应于膜电极测试夹具用氮气吹扫后，用于检测测试夹具内的压降率，其中，如果测试夹具内的压降率小于压降率阈值，确定膜电极的气密性合格，电压巡检装置，用于检测膜电极的开路电压，其中，如果开路电压大于开路电压阈值，确定膜电极的开路电压合格，测试装置，用于对膜电极的极化曲线进行测试，其中，如果膜电极在固定电流密度下的输出电压大于输出电压阈值，确定膜电极的极化曲线测试合格，并确定膜电极合格，解决了膜电极在测试和开发过程中，故障判断准确度低的技术问题，达到了膜电极在测试和开发过程中，提高故障判断准确度的技术效果。
实施例4
根据本发明实施例，还提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质包括存储的程序，其中，程序执行实施例1中的燃料电池膜电极的故障诊断方法。
实施例5
根据本发明实施例，还提供了一种处理器，该处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行实施例1中的燃料电池膜电极的故障诊断方法。
实施例6
根据本发明实施例，还提供一种车辆，该车辆用于执行实施例1中的燃料电池膜电极的故障诊断方法。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种燃料电池膜电极的故障诊断方法，其特征在于，包括：
响应于膜电极测试夹具用氮气吹扫，如果所述测试夹具内的压降率小于压降率阈值，确定所述膜电极的气密性合格，检测所述膜电极的开路电压；
如果所述开路电压大于开路电压阈值，确定所述膜电极的开路电压合格，对所述膜电极的极化曲线进行测试；
如果所述膜电极在固定电流密度下的输出电压大于输出电压阈值，确定所述膜电极的极化曲线测试合格；
如果所述膜电极的极化曲线测试合格，确定所述膜电极合格；
其中，所述检测所述膜电极的开路电压，包括：如果所述开路电压小于所述开路电压阈值，检测所述膜电极的开路电压切换为检测所述膜电极的氢渗透电流；检测所述膜电极的氢渗透电流，如果氢渗透电流密度大于第一氢渗透电流密度阈值并且小于第二氢渗透电流密度阈值时，确定质子交换膜失效导致所述开路电压低，其中，所述第二氢渗透电流密度阈值大于所述第一氢渗透电流密度阈值；如果所述氢渗透电流密度大于所述第二氢渗透电流密度阈值时，确定所述质子交换膜失效，如果所述氢渗透电流密度小于所述第一氢渗透电流密度阈值时，确定催化剂活性低导致所述开路电压低；如果所述氢渗透电流密度小于所述第一氢渗透电流密度阈值时，检测所述膜电极的阴极催化层活性，如果阴极催化层活性面积小于阴极催化层活性面积阈值时，确定阴极催化剂失效；如果所述氢渗透电流密度小于所述第一氢渗透电流密度阈值时，检测所述膜电极的阴极催化层活性，如果所述阴极催化层活性面积大于所述阴极催化层活性面积阈值时，检测所述膜电极的阳极催化层活性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，响应于膜电极测试夹具用氮气吹扫，所述方法还包括：
如果所述测试夹具内的压降率大于所述压降率阈值时，确定所述膜电极的气密性不合格。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检测所述膜电极的阳极催化层活性，所述方法还包括：
检测所述膜电极的阳极催化层活性，如果阳极催化层活性面积小于阳极催化层活性面积阈值，确定阳极催化剂失效。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述膜电极的极化曲线进行测试，所述方法还包括：
如果所述膜电极在第一固定电流密度下的输出电压大于输出电压阈值且所述膜电极在第二固定电流密度下的输出电压大于输出电压阈值时，确定所述膜电极合格。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述膜电极的极化曲线进行测试，所述方法还包括：
如果所述膜电极在第一固定电流密度下的输出电压小于输出电压阈值且欧姆电阻率大于欧姆电阻率阈值时，确定膜电极的气体扩散层失效；
如果所述膜电极在第一固定电流密度下的输出电压小于输出电压阈值且欧姆阻抗和电荷传输阻抗电阻之和大于所述欧姆阻抗和电荷传输阻抗电阻之和的阈值时，确定所述膜电极的催化层失效；
如果所述膜电极在第二固定电流密度下的输出电压小于输出电压阈值且韦伯阻抗值大于韦伯阻抗值阈值，确定所述膜电极的气体扩散层搭配不当。
6.一种燃料电池膜电极故障诊断的系统，其特征在于，包括：
压力传感器，响应于膜电极测试夹具用氮气吹扫后，用于检测所述测试夹具内的压降率，其中，如果所述测试夹具内的压降率小于压降率阈值，确定所述膜电极的气密性合格；
电压巡检装置，用于检测所述膜电极的开路电压，其中，如果所述开路电压大于开路电压阈值，确定所述膜电极的开路电压合格；
测试装置，用于对所述膜电极的极化曲线进行测试，其中，如果所述膜电极在固定电流密度下的输出电压大于输出电压阈值，确定所述膜电极的极化曲线测试合格，并确定所述膜电极合格；
其中，所述检测所述膜电极的开路电压，包括：如果所述开路电压小于所述开路电压阈值，检测所述膜电极的开路电压切换为检测所述膜电极的氢渗透电流；检测所述膜电极的氢渗透电流，如果氢渗透电流密度大于第一氢渗透电流密度阈值并且小于第二氢渗透电流密度阈值时，确定质子交换膜失效导致所述开路电压低，其中，所述第二氢渗透电流密度阈值大于所述第一氢渗透电流密度阈值；如果所述氢渗透电流密度大于所述第二氢渗透电流密度阈值时，确定所述质子交换膜失效，如果所述氢渗透电流密度小于所述第一氢渗透电流密度阈值时，确定催化剂活性低导致所述开路电压低；如果所述氢渗透电流密度小于所述第一氢渗透电流密度阈值时，检测所述膜电极的阴极催化层活性，如果阴极催化层活性面积小于阴极催化层活性面积阈值时，确定阴极催化剂失效；如果所述氢渗透电流密度小于所述第一氢渗透电流密度阈值时，检测所述膜电极的阴极催化层活性，如果所述阴极催化层活性面积大于所述阴极催化层活性面积阈值时，检测所述膜电极的阳极催化层活性。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至5中任意一项所述的方法。
8.一种车辆，其特征在于，所述车辆用于执行权利要求1至5中任意一项所述的方法。
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