氫燃料電池展獲悉，燃料電池測試技術在燃料電池科學領域中占據著舉足輕重的地位。作為驗證燃料電池性能、效率及耐久性的關鍵環節，它不僅是推動燃料電池技術從實驗室走向產業化應用的橋梁，也是持續優化改進、提升技術競爭力的核心手段。

兩大核心要素推動產業化進程

測試方法和測試設備是燃料電池系統測試技術兩個核心要素。通過不同的測試方法和測試裝備，研究人員能夠全面評估燃料電池在不同工況下的電化學性能，為設計更高效的電堆結構、優化電極材料及電解質配方提供數據支持;同時，耐久性測試等能夠模擬燃料電池長時間運行條件下的性能衰減情況，揭示潛在的失效機制，指導延長電池使用壽命的策略開發。

目前，由于燃料電池產品應用規模較小，大多數測試設備仍是定制化非標產品，尚未出臺行業統一的設計制造標準，這對研究人員提出了更高的要求，他們需要充分掌握各項燃料電池測試技術，對測試方法和測試功能具有清晰的認識。在此基礎上，研究人員才能夠正確選擇、使用和調試設備，最終獲得準確、可靠、有效的測試結果。

由此可見，精準高效的測試技術為燃料電池技術持續創新與實踐應用保駕護航，是推動燃料電池產業化進程的重要驅動力。

三個維度建立測試架構

燃料電池系統測試技術主要由三個維度組成——性能、環境、時間，從這三個維度出發構建出一套復雜而全面的測試體系。

圖1 燃料電池系統測試體系的三個維度

維度1性能檢測

性能檢測旨在通過各種表征手段獲得系統輸出外特性參數和內秉性特征。外特性參數是燃料電池系統優劣評價的主要指標，通常由系統驗證類實驗采集獲得，包括輸出電流、電壓、功率(電能)、熱能、效率、氫耗、排放等參數。內秉性特征是燃料電池系統性能的重要設計指征，通常采集于系統設計開發類實驗，包括阻抗、電磁、電位以及水熱等特征。

值得一提的是，上述性能參數需在實驗過程中實現檢測，這些過程包括啟動、變載、穩態運行、額定運行、峰值運行等。檢測參數結合實驗過程為一套測試方法，基于測試方法的指導，測試設備也應具備相應的檢測能力，包括采集、處理、分析及控制功能，分別應用于測試設備的水、氫、空、電四個管理模塊，并由測控系統實現設備的控制、采集、運算、交互等。測試設備基本結構如下圖所示。

圖2 燃料電池系統測試設備基本結構圖3? 燃料電池系統測試臺

圖3 燃料電池系統測試臺

隨著需求改變，測試設備也會做相應調整，在滿足基礎檢測功能的前提下，適當擴展檢測能力，從而提升測試設備的表征手段，這是當前測試設備設計的主流思路。

維度2 環境檢測

在性能檢測基礎上疊加環境屬性會使得測試更為復雜。環境模擬設備即模擬真實環境條件的專用設備，包括溫、濕度模擬環境艙，高原(負壓)模擬環境艙，三綜合(振動、溫度、濕度)環境艙，電磁兼容(EMC)暗室等。

為了實現環境維度的測試能力擴充，環境測試設備根據燃料電池特性進行大量適應性改造，與性能測試設備相互配合。

例如，為實現燃料電池系統高原環境啟動測試：在布置方面，性能測試設備通過管線聯通實現被測系統在環境艙內運行的能力。在負壓測試方面，需要判斷采用進氣道負壓還是全艙負壓，這會極大地影響檢測結果。1)進氣道的壓力直接作用于空壓機零部件，環境艙的壓力控制波動顯著影響系統的運行穩定性，因此進氣道負壓對環境艙壓力精度控制要求較高;2)全艙負壓條件下的被測系統進、排氣都只能在艙內，不與艙外直接連通，因此對環境艙新風系統和排氣系統的設計要求會很高。此外，負壓測試相對封閉的測試環境對氫安全有嚴格要求，氫氣泄露后的檢測和處理都需要特殊設計。

圖4 燃料電池系統環境檢測設備

捷氫科技配備了系統級環境艙，能夠實現全艙高溫、高濕、低溫以及負壓環境，其中溫度調控范圍可達到-40℃~60℃，全艙負壓調控50~101kPa.A。捷氫科技還建立了國內領先的獨立涉氫電磁兼容性能測試能力，滿足CISPR 25 、GB/T 33014等標準要求，其中暗室艙匹配涉氫專用新風系統，支持系統艙內涉氫運行。

維度3時間檢測

時間檢測即長周期、高頻次條件下燃料電池的性能表征。

長周期測試最典型的是壽命、耐久性和穩定性測試。高頻次測試最典型的是可靠性測試，可靠性測試有多個分支門類，如常溫啟停可靠性、低溫啟停可靠性、高原高負荷運行可靠性、常溫交變負荷可靠性測試等。上述測試方法的共性為長時間、連續的、反復高頻的運行既定工況。這要求測試設備具備連續、穩定且自動化執行特定工況的能力，被稱為“燃料電池系統工況測試設備”。

要實現上述測試需求，需從設備設計和設備維護兩方面考慮。

設備設計

要求零部件的耐久性有足夠余量，重點關注：1)電氣材料老化;2)管路和接頭處理，材料腐蝕帶來的潔凈度問題會嚴重影響被測物的運行;3)執行件響應靈敏且迅速，能夠真實模擬工況中的操作條件變化等。

設備維護

設備應具備較強的可維護性，重點關注：1)易損件可快速替換;2)冷卻路可視化檢查;3)定期維護冷卻液和散熱器;4)定期清理檢查進排氣系統的過濾器，防止堵塞;5)測控軟件執行效率高，保證軟件長時間運行下不過多占用測控硬件運算資源，避免長期運行產生卡頓、死機的風險。

捷氫科技針對燃料電池系統耐久性、壽命及可靠性測試積累了豐富的檢測經驗和成果，先后完成2代產品、多個型號累計超過40000余小時的耐久性和壽命測試，以及超過8000小時的復雜工況可靠性驗證測試。

誤區：壽命、耐久性、穩定性不是一回事兒

三者均在一定運行時長下完成對燃料電池系統性能變化的評價。

壽命測試：要求燃料電池系統持續運行至壽命終點判據(如輸出能力低于某個指標時定義為壽命終點)，測試目的是為了獲得實際壽命時長。

耐久性測試：要求系統運行在確定的設計壽命時長后，評估性能衰減程度。

穩定性測試：要求系統在設計壽命內運行一定時長，評估運行狀態(如短周期內的性能衰減情況)等是否滿足預期。

綜上所述，隨著燃料電池技術進步及規模化應用擴大，根據需求的不斷變化，燃料電池系統測試架構從定義到理解，正展現出強大的“生長型”特點，基于測試架構，三個維度相互交織組合，在產品迭代和新項目開發方面具有更大潛力和靈活性，為技術能力提升和終端場景適配奠定基礎。隨著更多測試方法和資源的不斷投入，測試技術的持續迭代過程也將推動燃料電池整個領域的快速進步。

捷氫科技研發測試中心在具備完整的測試方法和測試設備的基礎上，進一步提升測試過程的管理能力，并成功通過了CNAS實驗室認可，躋身國家認可實驗室行列，具備國家及國際認可的檢測能力和管理水平，對保障產品品質、提升核心競爭力、增強客戶對產品認可度具有重要意義。

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