CN115548382B - 燃料电池堆活化控制方法、装置、燃料电池测试台及介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池堆活化控制方法、装置、燃料电池测试台及介质。该燃料电池堆活化控制方法包括：将待活化燃料电池堆连接到燃料电池测试台，在完成待活化燃料电池堆预活化后，设置第一电池堆运行状态、第二电池堆运行状态以及第三电池堆运行状态，并以第一电池堆运行状态、第二电池堆运行状态以及第三电池堆运行状态控制待活化燃料电池堆循环完成待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电；采集至少两次完成待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电后得到的电密值，并根据电密值确定待活化燃料电池堆是否活化完成。本发明实现有效调控燃料电池堆输出性能，提高燃料电池堆催化剂活性，缩短燃料电池堆活化时间。

Description

燃料电池堆活化控制方法、装置、燃料电池测试台及介质
技术领域
本发明涉及燃料电池活化控制技术领域，尤其一种燃料电池堆活化控制方法、装置、燃料电池测试台及介质。
背景技术
随着行业发展，燃料电池产品开始向批量化制造方向发展，针对燃料电池堆通过传统活化方式已经不能满足生产成本的要求。现有技术需选取若干个电流密度对电堆进行活化，并在每个电流密度下使电堆阴极缺氧放电，通过观察电堆在恒电密下电压是否稳定来判断电池是否完成活化，未考虑电池在该电密下的放电状态，容易造成低电位放电，且未考虑到膜电极在高低电位切换过程中湿度的变化对电池性能的影响，同时未充分考虑在大电密下阴极缺氧放电对膜电极的影响，容易在阴极欠气区造成局部高温热点，使阴极催化剂粒径增加。
发明内容
本发明提供了一种燃料电池堆活化控制方法、装置、燃料电池测试台及介质，以解决未充分考虑燃料电池堆进行活化时，在大电密下阴极缺氧放电易在阴极欠气区造成局部高温热点，使阴极催化剂粒径增加，进而影响燃料电池堆性能的问题。
根据本发明的一方面，提供了一种燃料电池堆活化控制方法，所述燃料电池堆活化控制方法包括：
将待活化燃料电池堆连接到燃料电池测试台，设置所述待活化燃料电池堆的第一电池堆运行状态，并以所述第一电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆完成电池所述待活化燃料堆预活化；
在完成所述待活化燃料电池堆预活化后，设置所述第一电池堆运行状态、第二电池堆运行状态以及第三电池堆运行状态，并以所述第一电池堆运行状态、所述第二电池堆运行状态以及所述第三电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆循环完成所述待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电；
采集至少两次完成所述待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电后得到的电密值，并根据所述电密值确定所述待活化燃料电池堆是否活化完成。
可选的，在所述将待活化燃料电池堆连接到燃料电池测试台之后，还包括：
设置所述待活化燃料电池堆的阴阳极进堆压力、冷却水进堆压力、电堆最小计量比电密、阳极计量比以及阴极计量比。
可选的，所述第一电池堆运行状态为设置所述待活化燃料电池堆的阴阳极进气温度、第一露点温度，以设定额定功率为步长，每个步长稳定设定时间长度，将所述待活化燃料电池堆加载至第一额定功率，并恒功率放电第一时间长度；
所述以所述第一电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆完成所述待活化燃料电池堆预活化，包括：
以设定额定功率为步长，每个步长稳定设定时间长度，将所述待活化燃料电池堆加载至第一额定功率，并恒功率放电第一时间长度后，根据所述步长降载至目标额定功率后，完成所述待活化燃料电池堆预活化。
可选的，所述第一电池堆运行状态为设置所述待活化燃料电池堆的阴阳极进气温度、第一露点温度，以设定额定功率为步长，每个步长稳定设定时间长度，将所述待活化燃料电池堆加载至第一额定功率，并控制所述待活化燃料电池堆稳定运行第一时间长度；
所述第二电池堆运行状态为设置所述待活化燃料电池堆的阴阳极进气温度、第二露点温度，以设定额定功率为步长，每个步长稳定设定时间长度，将所述待活化燃料电池堆加载至第二额定功率，并控制所述待活化燃料电池堆稳定运行第一时间长度；
所述第三电池堆运行状态为设置所述待活化燃料电池堆的阴阳极进气温度、第三露点温度，以设定额定功率为步长，每个步长稳定设定时间长度，将所述待活化燃料电池堆加载至第三额定功率，并控制所述待活化燃料电池堆稳定运行第一时间长度。
可选的，所述以所述第一电池堆运行状态、所述第二电池堆运行状态以及所述第三电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆循环完成所述待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电，包括：
以所述第一电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆，并根据所述步长降载至目标额定功率后，完成第一次功率放电活化过程；
以所述第二电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆，并根据所述步长降载至目标额定功率后，完成第二次功率放电活化过程；
以所述第三电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆，并根据所述步长降载至目标额定功率后，完成第三次功率放电活化过程；
依次循环完成所述第一次功率放电活化过程、所述第二次功率放电活化过程以及所述第三次功率放电活化过程，完成所述待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电。
可选的，所述第一次功率放电活化过程、所述第二次功率放电活化过程以及所述第三次功率放电活化过程相同；
所述第一次功率放电活化过程为切断阴极进气量，并恒电流放电第二时间长度，保持所述待活化燃料电池堆处于不放电状态，阴极通入氮气，通过恒电流源对所述待活化燃料电池堆进行恒压充电所述第二时间长度。
可选的，所述根据所述电密值确定所述待活化燃料电池堆是否活化完成，包括：
若采集到连续两次的电密值相同，则确定所述待活化燃料电池堆活化完成。
根据本发明的另一方面，提供了一种燃料电池堆活化控制装置，所述燃料电池堆活化控制装置包括：
电池堆预活化模块，用于执行将待活化燃料电池堆连接到燃料电池测试台，设置所述待活化燃料电池堆的第一电池堆运行状态，并以所述第一电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆完成所述待活化燃料电池堆预活化；
循环放电活化模块，用于执行在完成所述待活化燃料电池堆预活化后，设置所述第一电池堆运行状态、第二电池堆运行状态以及第三电池堆运行状态，并以所述第一电池堆运行状态、所述第二电池堆运行状态以及所述第三电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆循环完成所述待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电；
活化状态监测模块，用于执行采集至少两次完成所述待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电后得到的电密值，并根据所述电密值确定所述待活化燃料电池堆是否活化完成。
根据本发明的另一方面，提供了一种燃料电池测试台，所述燃料电池测试台包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的燃料电池堆活化控制方法。
根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的燃料电池堆活化控制方法。
本发明实施例的技术方案，通过将待活化燃料电池堆连接到燃料电池测试台，设置所述待活化燃料电池堆的第一电池堆运行状态，并以所述第一电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆完成电池所述待活化燃料堆预活化；在完成所述待活化燃料电池堆预活化后，设置所述第一电池堆运行状态、第二电池堆运行状态以及第三电池堆运行状态，并以所述第一电池堆运行状态、所述第二电池堆运行状态以及所述第三电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆循环完成所述待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电；采集至少两次完成所述待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电后得到的电密值，并根据所述电密值确定所述待活化燃料电池堆是否活化完成。本发明解决了未充分考虑燃料电池堆进行活化时，在大电密下阴极缺氧放电易在阴极欠气区造成局部高温热点，使阴极催化剂粒径增加，进而影响燃料电池堆性能的问题，实现有效调控燃料电池堆输出性能，提高燃料电池堆催化剂活性，缩短燃料电池堆活化时间。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例一提供的一种燃料电池堆活化控制方法的流程图；
图2是根据本发明实施例二提供的一种燃料电池堆活化控制方法的流程图；
图3是根据本发明实施例二提供的待活化燃料电池堆在不同功率下阴阳极湿度的关系示意图；
图4是根据本发明实施例二提供的燃料电池堆活化前后电流密度、平均单体电压以及功率密度之间的极化曲线示意图；
图5是根据本发明实施例三提供的一种燃料电池堆活化控制装置的结构示意图；
图6是实现本发明实施例的燃料电池堆活化控制方法的燃料电池测试台的结构示意图。
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他实施例，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。
实施例一
图1为本发明实施例一提供了一种燃料电池堆活化控制方法的流程图，本实施例可适用于对燃料电池堆进行快速活化控制的情况，该燃料电池堆活化控制方法可以由燃料电池堆活化控制装置来执行，该燃料电池堆活化控制装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该燃料电池堆活化控制装置可配置于燃料电池测试台中。如图1所示，该燃料电池堆活化控制方法包括：
S110、将待活化燃料电池堆连接到燃料电池测试台，设置所述待活化燃料电池堆的第一电池堆运行状态，并以所述第一电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆完成所述待活化燃料电池堆预活化。
其中，待活化燃料电池堆是将以几十甚至几百片单电池串联在一起，用紧固件将内部结构紧密封装在一起，组成燃料电池堆，简称电堆。
燃料电池测试台是一种可以提供氢气、空气、冷却水、氮气系统且带有电子负载的电堆测试系统。
本实施例中，在将待活化燃料电池堆连接到燃料电池测试台，可以由燃料电池测试台对待活化燃料电池堆的快速活化进行控制，具体的，以第一电池堆运行状态控制待活化燃料电池堆完成所述待活化燃料电池堆预活化。
其中，所述第一电池堆运行状态为设置所述待活化燃料电池堆的阴阳极进气温度、第一露点温度，以设定额定功率为步长，每个步长稳定设定时间长度，将所述待活化燃料电池堆加载至第一额定功率，并恒功率放电第一时间长度。
示例性的，待活化燃料电池堆的阴阳极进气温度可选为70℃，第一露点温度可选为70℃，设定额定功率可以选择为额定功率的10%，设定时间长度可选为20S，第一额定功率可选为额定功率的80%，第一时间长度可选为2min，可以理解的是，上述阴阳极进气温度、第一露点温度、设定额定功率、设定时间长度、第一额定功率以及第一时间长度均可由本领域技术人员根据实际情况进行选择设置，本实施例对此不作任何限制。
将待活化燃料电池堆的阴阳极进气温度和第一露点温度均设置为70℃，以设定额定功率为额定功率的10%为步长，每个步长稳定设定时间长度取20s，将待活化燃料电池堆加载至第一额定功率取额定功率的80%，并恒功率放电第一时间长度取2min，完成待活化燃料电池堆预活化。
在上述基础上，在所述将待活化燃料电池堆连接到燃料电池测试台之后，还需设置所述待活化燃料电池堆的阴阳极进堆压力、冷却水进堆压力、电堆最小计量比电密、阳极计量比以及阴极计量比。
示例性的，将待活化燃料电池堆的阴阳极进堆压力、冷却水进堆压力可以分别设置为110kPa、100 kPa、100 kPa，电堆最小计量比电密可以设置为500mA/cm2、阳极计量比可以设置为1.5，阴极计量比可以设置为2。需要说明的是，待活化燃料电池堆的阴阳极进堆压力、冷却水进堆压力、电堆最小计量比电密、阳极计量比以及阴极计量比均可由本领域技术人员根据实际情况进行选择设置，本实施例对此不作任何限制。
S120、在完成所述待活化燃料电池堆预活化后，设置所述第一电池堆运行状态、第二电池堆运行状态以及第三电池堆运行状态，并以所述第一电池堆运行状态、所述第二电池堆运行状态以及所述第三电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆循环完成所述待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电。
其中，所述第一电池堆运行状态为设置所述待活化燃料电池堆的阴阳极进气温度、第一露点温度，以设定额定功率为步长，每个步长稳定设定时间长度，将所述待活化燃料电池堆加载至第一额定功率，并控制所述待活化燃料电池堆稳定运行第一时间长度；
所述第二电池堆运行状态为设置所述待活化燃料电池堆的阴阳极进气温度、第二露点温度，以设定额定功率为步长，每个步长稳定设定时间长度，将所述待活化燃料电池堆加载至第二额定功率，并控制所述待活化燃料电池堆稳定运行第一时间长度；
所述第三电池堆运行状态为设置所述待活化燃料电池堆的阴阳极进气温度、第三露点温度，以设定额定功率为步长，每个步长稳定设定时间长度，将所述待活化燃料电池堆加载至第三额定功率，并控制所述待活化燃料电池堆稳定运行第一时间长度。
在上述基础上，第一露点温度可选为70℃，第二露点温度可选为63.5℃，第三露点温度可选为54.5℃。可以理解的是，第一露点温度、第二露点温度和第三露点温度均可由本领域技术人员根据实际情况进行选择设置，本实施例对此不作任何限制。
在本实施例中，第一露点温度、第二露点温度和第三露点温度是在待活化燃料电池堆循环完成所述待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电过程中，选取的是不断递减的温度，即第一露点温度大于第二露点温度，第二露点温度大于第三露点温度。
第一额定功率可选为额定功率的80%，第二额定功率可选为额定功率的100%，第三额定功率可选为额定功率的120%。可以理解的是，第一额定功率、第二额定功率和第三额定功率均可由本领域技术人员根据实际情况进行选择设置，本实施例对此不作任何限制。
在本实施例中，第一额定功率、第二额定功率和第三额定功率是在待活化燃料电池堆循环完成所述待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电过程中，选取的是不断递增的功率值，即第一额定功率小于第二额定功率，第二额定功率小于第三额定功率。可以理解的是，通过设置待活化燃料电池堆的放电功率，即不断递增的第一额定功率、第二额定功率和第三额定功率，逐渐激发待活化燃料电池堆性能，实现待活化燃料电池堆阶梯式循环放电，避免待活化燃料电池堆在初始活化过中出现强制性低电位放电状态。
进一步的，在上述实施例的基础上，以所述第一电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆，并根据所述步长降载至目标额定功率后，完成第一次功率放电活化过程；以所述第二电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆，并根据所述步长降载至目标额定功率后，完成第二次功率放电活化过程；以所述第三电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆，并根据所述步长降载至目标额定功率后，完成第三次功率放电活化过程；依次循环完成所述第一次功率放电活化过程、所述第二次功率放电活化过程以及所述第三次功率放电活化过程，完成所述待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电。
其中，所述第一次功率放电活化过程、所述第二次功率放电活化过程以及所述第三次功率放电活化过程相同。
所述第一次功率放电活化过程为切断阴极进气量，并恒电流放电第二时间长度，保持所述待活化燃料电池堆处于不放电状态，阴极通入氮气，通过恒电流源对所述待活化燃料电池堆进行恒压充电所述第二时间长度。同样，第二功率放电活化过程和第三功率放电活化工程均为切断阴极进气量，并恒电流放电第二时间长度，保持所述待活化燃料电池堆处于不放电状态，阴极通入氮气，通过恒电流源对所述待活化燃料电池堆进行恒压充电所述第二时间长度。
S130、采集至少两次完成所述待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电后得到的电密值，并根据所述电密值确定所述待活化燃料电池堆是否活化完成。
具体的，在以所述第一电池堆运行状态、所述第二电池堆运行状态以及所述第三电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆完成一次所述待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电，则得到一个电密值，重复以所述第一电池堆运行状态、所述第二电池堆运行状态以及所述第三电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆控制所述待活化燃料电池堆完成待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电，直到连续采集到两次电密值相同，则确定所述待活化燃料电池堆活化完成。
本发明实施例的技术方案，通过将待活化燃料电池堆连接到燃料电池测试台，设置所述待活化燃料电池堆的第一电池堆运行状态，并以所述第一电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆完成电池所述待活化燃料堆预活化；在完成所述待活化燃料电池堆预活化后，设置所述第一电池堆运行状态、第二电池堆运行状态以及第三电池堆运行状态，并以所述第一电池堆运行状态、所述第二电池堆运行状态以及所述第三电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆循环完成所述待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电；采集至少两次完成所述待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电后得到的电密值，并根据所述电密值确定所述待活化燃料电池堆是否活化完成。本发明解决了未充分考虑燃料电池堆进行活化时，在大电密下阴极缺氧放电易在阴极欠气区造成局部高温热点，使阴极催化剂粒径增加，进而影响燃料电池堆性能的问题，实现有效调控燃料电池堆输出性能，提高燃料电池堆催化剂活性，缩短燃料电池堆活化时间。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种燃料电池堆活化控制方法的流程图，本实施例是上述实施例的基础上，提供一种可选的实施方式。如图2所示，该燃料电池堆活化控制方法包括：
S210、将待活化燃料电池堆连接到燃料电池测试台。
S220、设置所述待活化燃料电池堆的阴阳极进堆压力、冷却水进堆压力、电堆最小计量比电密、阳极计量比以及阴极计量比。
S230、以设定额定功率为步长，每个步长稳定设定时间长度，将所述待活化燃料电池堆加载至第一额定功率，并恒功率放电第一时间长度后，根据所述步长降载至目标额定功率后，完成所述待活化燃料电池堆预活化。
S240、控制所述待活化燃料电池堆循环在规定功率下的循环放电，循环放电过程参见下述步骤S241至步骤S246。
S241、设置所述待活化燃料电池堆的阴阳极进气温度、第一露点温度，以设定额定功率为步长，每个步长稳定设定时间长度，将所述待活化燃料电池堆加载至第一额定功率，并控制所述待活化燃料电池堆稳定运行第一时间长度。
其中，步骤241即为设置第一电池堆运行状态。
示例性的，设置第一电池堆运行状态为将待活化燃料电池堆的阴阳极进气温度和第一露点温度均设置为70℃，以设定额定功率为额定功率的10%为步长，每个步长稳定设定时间长度取20s，将待活化燃料电池堆加载至第一额定功率取额定功率的80%，并恒功率放电第一时间长度取2min。
S242、根据所述步长降载至目标额定功率后，切断阴极进气量，并恒电流放电第二时间长度，保持所述待活化燃料电池堆处于不放电状态，阴极通入氮气，通过恒电流源对所述待活化燃料电池堆进行恒压充电所述第二时间长度。
其中，目标额定功率可选为额定功率的5%，可以理解的是，目标额定功率可由本领域技术人员根据实际情况进行选择设置，本实施例对此不作任何限制。
第二时间长度可选为1min，可以理解的是，第二时间长度可由本领域技术人员根据实际情况进行选择设置，本实施例对此不作任何限制。
示例性的，以设定额定功率为额定功率的10%为步长，降载至目标额定功率为额定功率的5%后，切断阴极进气量，不再继续供应空气，并进行恒电流放电第二时间长度取1min后停止加载，保持所述待活化燃料电池堆处于不放电状态；进一步，将氢燃料电池的阳极与恒流电源的正极相连，阴极与恒流电源的负极相连，阴极通入湿度为100%氮气，通过恒电流源对待活化燃料电池堆进行恒压充电第二时间长度取1min，可知的，上述过程记为第一次功率放电活化过程。
需要说明的是，在本实施例中，小电密放电过程中巧妙营造待活化燃料电池堆还原环境，切断阴极所需燃料，强制进行待活化燃料电池堆放电；采用恒电压源对待活化燃料电池堆进行恒电压充电，可高效地去除铂的氧化物薄膜，提高了催化剂的活性和质子的传导，同时，上述放电活化过程可以有效疏通阴极催化层中的盲孔或狭窄通道，提升阴极催化层的透气率，从而达到待活化燃料电池堆活化目的，缩短待活化燃料电池堆活化时间。
S243、设置所述待活化燃料电池堆的阴阳极进气温度、第二露点温度，以设定额定功率为步长，每个步长稳定设定时间长度，将所述待活化燃料电池堆加载至第二额定功率，并控制所述待活化燃料电池堆稳定运行第一时间长度。
其中，步骤243即为设置第二电池堆运行状态。
示例性的，设置第二电池堆运行状态为将待活化燃料电池堆的阴阳极进气温度设置为70℃，第一露点温度设置为63.5℃，以设定额定功率为额定功率的10%为步长，每个步长稳定设定时间长度取20s，将待活化燃料电池堆加载至第二额定功率取额定功率的100%，并恒功率放电第一时间长度取2min。
S244、根据所述步长降载至目标额定功率后，切断阴极进气量，并恒电流放电第二时间长度，保持所述待活化燃料电池堆处于不放电状态，阴极通入氮气，通过恒电流源对所述待活化燃料电池堆进行恒压充电所述第二时间长度。
示例性的，以设定额定功率为额定功率的10%为步长，降载至目标额定功率为额定功率的5%后，切断阴极进气量，不再继续供应空气，并进行恒电流放电第二时间长度取1min后停止加载，保持所述待活化燃料电池堆处于不放电状态；进一步，将氢燃料电池的阳极与恒流电源的正极相连，阴极与恒流电源的负极相连，阴极通入湿度为100%氮气，通过恒电流源对待活化燃料电池堆进行恒压充电第二时间长度取1min，可知的，上述过程记为第二次功率放电活化过程。
S245、设置所述待活化燃料电池堆的阴阳极进气温度、第三露点温度，以设定额定功率为步长，每个步长稳定设定时间长度，将所述待活化燃料电池堆加载至第三额定功率，采集电密值，并控制所述待活化燃料电池堆稳定运行第一时间长度。
其中，步骤245即为设置第三电池堆运行状态。
示例性的，设置第一电池堆运行状态为将待活化燃料电池堆的阴阳极进气温度设置为70℃，第一露点温度均设置为54.5℃，以设定额定功率为额定功率的10%为步长，每个步长稳定设定时间长度取20s，将待活化燃料电池堆加载至第一额定功率取额定功率的120%，并恒功率放电第一时间长度取2min。
可知的，电密值采集的是处于第三电池堆运行状态下最高可加载的电密值，记为A3-x，其中，x可取大于等于1的正整数。
S246、根据所述步长降载至目标额定功率后，切断阴极进气量，并恒电流放电第二时间长度，保持所述待活化燃料电池堆处于不放电状态，阴极通入氮气，通过恒电流源对所述待活化燃料电池堆进行恒压充电所述第二时间长度。
示例性的，以设定额定功率为额定功率的10%为步长，降载至目标额定功率为额定功率的5%后，切断阴极进气量，不再继续供应空气，并进行恒电流放电第二时间长度取1min后停止加载，保持所述待活化燃料电池堆处于不放电状态；进一步，将氢燃料电池的阳极与恒流电源的正极相连，阴极与恒流电源的负极相连，阴极通入湿度为100%氮气，通过恒电流源对待活化燃料电池堆进行恒压充电第二时间长度取1min，可知的，上述过程记为第三次功率放电活化过程。
需要说明的是，参见图3待活化燃料电池堆在不同功率下阴阳极湿度，图3中电堆活化阶段1即为本实施例中的第一次功率放电活化过程，电堆活化阶段2即为本实施例中的第二次功率放电活化过程，电堆活化阶段3即为本实施例中的第三次功率放电活化过程，待活化燃料电池堆在阶梯式循环放电中产水量不同导致膜电极的干湿状态不同，从而影响待活化燃料电池堆的输出性能，在本实施例中，通过阴阳极进气湿度的循环调控平衡待活化燃料电池堆输出性能，即预先选择合适的待活化燃料电池堆的阴阳极进气温度。也就是说，通过设置待活化燃料电池堆放电功率进行阶梯式循环放电，并根据待活化燃料电池堆放电状态的不同进行湿度的循环调控，满足待活化燃料电池堆最佳的放电条件。
S250、采集至少两次完成所述待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电后得到的电密值。
具体的，在每经过一次待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电，则得到一个电密值（即电流密度值），通过电密值反馈待活化燃料电池堆是否活化完成，参见图4可示出，在燃料电池堆活化前后电流密度、平均单体电压以及功率密度之间的极化曲线示意图。
S260、判断连续两次采集到的所述电密值的差值是否为0，若是，则执行步骤S270，若否，则执行步骤S240。
示例性的，第一次采集到的电密值为A3-1，第二次采集到的电密值为A3-2，若电密值A3-1与电密值为A3-2的差值不为0，则继续第三次采集电密值，即执行步骤S240，控制所述待活化燃料电池堆循环在规定功率下的循环放电，直至连续两次采集到的电密值的差值为0，则执行步骤S270；反之，若电密值A3-1与电密值为A3-2的差值为0，则停止采集，说明待活化燃料电池堆在平均活化完成性能趋于稳定，执行步骤S270。
S270、确定所述待活化燃料电池堆活化完成。
实施例三
图5为本发明实施例三提供的一种燃料电池堆活化控制装置的结构示意图。如图5所示，该燃料电池堆活化控制装置包括：
电池堆预活化模块510，用于执行将待活化燃料电池堆连接到燃料电池测试台，设置所述待活化燃料电池堆的第一电池堆运行状态，并以所述第一电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆完成所述待活化燃料电池堆预活化；
循环放电活化模块520，用于执行在完成所述待活化燃料电池堆预活化后，设置所述第一电池堆运行状态、第二电池堆运行状态以及第三电池堆运行状态，并以所述第一电池堆运行状态、所述第二电池堆运行状态以及所述第三电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆循环完成所述待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电；
活化状态监测模块530，用于执行采集至少两次完成所述待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电后得到的电密值，并根据所述电密值确定所述待活化燃料电池堆是否活化完成。
可选的，燃料电池堆活化控制装置还包括：
预活化参数设置模块，用于执行设置所述待活化燃料电池堆的阴阳极进堆压力、冷却水进堆压力、电堆最小计量比电密、阳极计量比以及阴极计量比。
可选的，所述第一电池堆运行状态为设置所述待活化燃料电池堆的阴阳极进气温度、第一露点温度，以设定额定功率为步长，每个步长稳定设定时间长度，将所述待活化燃料电池堆加载至第一额定功率，并恒功率放电第一时间长度；
所述以所述第一电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆完成所述待活化燃料电池堆预活化，包括：
以设定额定功率为步长，每个步长稳定设定时间长度，将所述待活化燃料电池堆加载至第一额定功率，并恒功率放电第一时间长度后，根据所述步长降载至目标额定功率后，完成所述待活化燃料电池堆预活化。
可选的，所述第一电池堆运行状态为设置所述待活化燃料电池堆的阴阳极进气温度、第一露点温度，以设定额定功率为步长，每个步长稳定设定时间长度，将所述待活化燃料电池堆加载至第一额定功率，并控制所述待活化燃料电池堆稳定运行第一时间长度；
所述第二电池堆运行状态为设置所述待活化燃料电池堆的阴阳极进气温度、第二露点温度，以设定额定功率为步长，每个步长稳定设定时间长度，将所述待活化燃料电池堆加载至第二额定功率，并控制所述待活化燃料电池堆稳定运行第一时间长度；
所述第三电池堆运行状态为设置所述待活化燃料电池堆的阴阳极进气温度、第三露点温度，以设定额定功率为步长，每个步长稳定设定时间长度，将所述待活化燃料电池堆加载至第三额定功率，并控制所述待活化燃料电池堆稳定运行第一时间长度。
可选的，所述以所述第一电池堆运行状态、所述第二电池堆运行状态以及所述第三电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆循环完成所述待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电，包括：
以所述第一电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆，并根据所述步长降载至目标额定功率后，完成第一次功率放电活化过程；
以所述第二电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆，并根据所述步长降载至目标额定功率后，完成第二次功率放电活化过程；
以所述第三电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆，并根据所述步长降载至目标额定功率后，完成第三次功率放电活化过程；
依次循环完成所述第一次功率放电活化过程、所述第二次功率放电活化过程以及所述第三次功率放电活化过程，完成所述待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电。
可选的，所述第一次功率放电活化过程、所述第二次功率放电活化过程以及所述第三次功率放电活化过程相同；
所述第一次功率放电活化过程为切断阴极进气量，并恒电流放电第二时间长度，保持所述待活化燃料电池堆处于不放电状态，阴极通入氮气，通过恒电流源对所述待活化燃料电池堆进行恒压充电所述第二时间长度。
可选的，所述根据所述电密值确定所述待活化燃料电池堆是否活化完成，包括：
若采集到连续两次的电密值相同，则确定所述待活化燃料电池堆活化完成。
本发明实施例所提供的燃料电池堆活化控制装置可执行本发明任意实施例所提供的燃料电池堆活化控制方法，具备执行燃料电池堆活化控制方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
图6示出了可以用来实施本发明的实施例的燃料电池测试台610的结构示意图。燃料电池测试台包括表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。燃料电池测试台还包括可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备（如头盔、眼镜、手表等）和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
如图6所示，燃料电池测试台610包括至少一个处理器611，以及与至少一个处理器611通信连接的存储器，如只读存储器（ROM）612、随机访问存储器（RAM）613等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器611可以根据存储在只读存储器（ROM）612中的计算机程序或者从存储单元618加载到随机访问存储器（RAM）613中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 613中，还可存储燃料电池测试台610操作所需的各种程序和数据。处理器611、ROM 612以及RAM 613通过总线614彼此相连。输入/输出（I/O）接口615也连接至总线614。
燃料电池测试台610中的多个部件连接至I/O接口615，包括：输入单元616，例如键盘、鼠标等；输出单元617，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元618，例如磁盘、光盘等；以及通信单元619，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元619允许燃料电池测试台610通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
处理器611可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器611的一些示例包括但不限于中央处理单元（CPU）、图形处理单元（GPU）、各种专用的人工智能（AI）计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器（DSP）、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器611执行上文所描述的各个方法和处理，例如燃料电池堆活化控制方法。
在一些实施例中，燃料电池堆活化控制方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元618。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 612和/或通信单元619而被载入和/或安装到燃料电池测试台610上。当计算机程序加载到RAM 613并由处理器611执行时，可以执行上文描述的燃料电池堆活化控制方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器611可以通过其他任何适当的方式（例如，借助于固件）而被配置为执行燃料电池堆活化控制方法。
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列（FPGA）、专用集成电路（ASIC）、专用标准产品（ASSP）、芯片上系统的系统（SOC）、负载可编程逻辑设备（CPLD）、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM或快闪存储器）、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器（CD-ROM）、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在燃料电池测试台上实施此处描述的系统和技术，该燃料电池测试台具有：用于向用户显示信息的显示装置（例如，CRT（阴极射线管）或者LCD（液晶显示器）监视器）；以及键盘和指向装置（例如，鼠标或者轨迹球），用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给燃料电池测试台。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈（例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈）；并且可以用任何形式（包括声输入、语音输入或者、触觉输入）来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统（例如，作为数据服务器）、或者包括中间件部件的计算系统（例如，应用服务器）、或者包括前端部件的计算系统（例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互）、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信（例如，通信网络）来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网（LAN）、广域网（WAN）、区块链网络和互联网。
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃料电池堆活化控制方法，其特征在于，包括：
将待活化燃料电池堆连接到燃料电池测试台，设置所述待活化燃料电池堆的第一电池堆运行状态，并以所述第一电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆完成所述待活化燃料电池堆预活化；
在完成所述待活化燃料电池堆预活化后，设置所述第一电池堆运行状态、第二电池堆运行状态以及第三电池堆运行状态，并以所述第一电池堆运行状态、所述第二电池堆运行状态以及所述第三电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆循环完成所述待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电；
采集至少两次完成所述待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电后得到的电密值，并根据所述电密值确定所述待活化燃料电池堆是否活化完成。
2.根据权利要求1所述的燃料电池堆活化控制方法，其特征在于，在所述将待活化燃料电池堆连接到燃料电池测试台之后，还包括：
设置所述待活化燃料电池堆的阴阳极进堆压力、冷却水进堆压力、电堆最小计量比电密、阳极计量比以及阴极计量比。
3.根据权利要求1所述的燃料电池堆活化控制方法，其特征在于，所述第一电池堆运行状态为设置所述待活化燃料电池堆的阴阳极进气温度、第一露点温度，以设定额定功率为步长，每个步长稳定设定时间长度，将所述待活化燃料电池堆加载至第一额定功率，并恒功率放电第一时间长度；
所述以所述第一电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆完成所述待活化燃料电池堆预活化，包括：
以设定额定功率为步长，每个步长稳定设定时间长度，将所述待活化燃料电池堆加载至第一额定功率，并恒功率放电第一时间长度后，根据所述步长降载至目标额定功率后，完成所述待活化燃料电池堆预活化。
4.根据权利要求3所述的燃料电池堆活化控制方法，其特征在于，所述第一电池堆运行状态为设置所述待活化燃料电池堆的阴阳极进气温度、第一露点温度，以设定额定功率为步长，每个步长稳定设定时间长度，将所述待活化燃料电池堆加载至第一额定功率，并控制所述待活化燃料电池堆稳定运行第一时间长度；
所述第二电池堆运行状态为设置所述待活化燃料电池堆的阴阳极进气温度、第二露点温度，以设定额定功率为步长，每个步长稳定设定时间长度，将所述待活化燃料电池堆加载至第二额定功率，并控制所述待活化燃料电池堆稳定运行第一时间长度；
所述第三电池堆运行状态为设置所述待活化燃料电池堆的阴阳极进气温度、第三露点温度，以设定额定功率为步长，每个步长稳定设定时间长度，将所述待活化燃料电池堆加载至第三额定功率，并控制所述待活化燃料电池堆稳定运行第一时间长度。
5.根据权利要求4所述的燃料电池堆活化控制方法，其特征在于，所述以所述第一电池堆运行状态、所述第二电池堆运行状态以及所述第三电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆循环完成所述待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电，包括：
以所述第一电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆，并根据所述步长降载至目标额定功率后，完成第一次功率放电活化过程；
以所述第二电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆，并根据所述步长降载至目标额定功率后，完成第二次功率放电活化过程；
以所述第三电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆，并根据所述步长降载至目标额定功率后，完成第三次功率放电活化过程；
依次循环完成所述第一次功率放电活化过程、所述第二次功率放电活化过程以及所述第三次功率放电活化过程，完成所述待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电。
6.根据权利要求5所述的燃料电池堆活化控制方法，其特征在于，所述第一次功率放电活化过程、所述第二次功率放电活化过程以及所述第三次功率放电活化过程相同；
所述第一次功率放电活化过程为切断阴极进气量，并恒电流放电第二时间长度，保持所述待活化燃料电池堆处于不放电状态，阴极通入氮气，通过恒电流源对所述待活化燃料电池堆进行恒压充电所述第二时间长度。
7.根据权利要求1所述的燃料电池堆活化控制方法，其特征在于，所述根据所述电密值确定所述待活化燃料电池堆是否活化完成，包括：
若采集到连续两次的电密值相同，则确定所述待活化燃料电池堆活化完成。
8.一种燃料电池堆活化控制装置，其特征在于，包括：
电池堆预活化模块，用于执行将待活化燃料电池堆连接到燃料电池测试台，设置所述待活化燃料电池堆的第一电池堆运行状态，并以所述第一电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆完成所述待活化燃料电池堆预活化；
循环放电活化模块，用于执行在完成所述待活化燃料电池堆预活化后，设置所述第一电池堆运行状态、第二电池堆运行状态以及第三电池堆运行状态，并以所述第一电池堆运行状态、所述第二电池堆运行状态以及所述第三电池堆运行状态控制所述待活化燃料电池堆循环完成所述待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电；
活化状态监测模块，用于执行采集至少两次完成所述待活化燃料电池堆在规定功率下的循环放电后得到的电密值，并根据所述电密值确定所述待活化燃料电池堆是否活化完成。
9.一种燃料电池测试台，其特征在于，所述燃料电池测试台包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的燃料电池堆活化控制方法。
10.一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存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的燃料电池堆活化控制方法。
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