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燃料電池電堆的在組裝完成后，在測(cè)試和使用過程需要進(jìn)行活化，以達(dá)到最佳的性能，同時(shí)也能對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，這是燃料電池生產(chǎn)過程中不可或缺的一部分。通過活化過程，燃料電池電堆的性能會(huì)逐步上升，最后趨于穩(wěn)定。
MEA活化過程
質(zhì)子交換膜的加濕過程——物質(zhì)（電子、質(zhì)子、氣體、水）傳輸通道的建立過程——電堆結(jié)構(gòu)的優(yōu)化過程——提高催化層的活性和利用率（主要是陰極Pt）
活化方式
來(lái)源：科威爾
活化的效果影響著燃料電池的性能和使用壽命，如果電堆活化不充分，將因?yàn)椴糠中阅懿蛔銓?dǎo)致整個(gè)電堆無(wú)法使用。幾種活化方式各有特點(diǎn)，可以根據(jù)需求選擇不同的方式。
預(yù)活化的活化效果一般，PEMFC未放電，可以減少PEM燃料電池從完成組裝到實(shí)際投入使用的時(shí)間，主要是通過注水、浸泡提前使質(zhì)子膜濕潤(rùn)，或是通過氫氣吹掃去除催化劑表面的氧化物和雜質(zhì)，減少PEMFC從完成組裝到投入使用的時(shí)間。
恢復(fù)活化主要用于燃料電池在放置較長(zhǎng)一段時(shí)間后，采用恢復(fù)活化措施可以在一定程度上恢復(fù)質(zhì)子交換膜燃料電池的性能。
三種方式中，在線活化/放電活化是效果最好的電堆活化方式，也是國(guó)內(nèi)企業(yè)采用的主要手段。在放電活化過程中產(chǎn)生的水使MEA濕潤(rùn)的同時(shí)提高催化劑的活性位點(diǎn)、降低電堆的整體內(nèi)阻，避免電堆因?yàn)槌掷m(xù)運(yùn)行造成的催化劑加速老化，提高燃料電池的穩(wěn)定性。
主要針對(duì)燃料電池性能恢復(fù)的問題，未勢(shì)能源科技有限公司以氧化劑的氧化反應(yīng)可逆作為依據(jù)，通過在線活化創(chuàng)造還原條件使已經(jīng)被氧化的氧化劑實(shí)現(xiàn)還原，恢復(fù)一部分燃料電池性能，保證燃料電池的長(zhǎng)久運(yùn)行。
燃料電池系統(tǒng)在線活化流程圖
來(lái)源：未勢(shì)能源
在線活化方式及時(shí)間
來(lái)源：科威爾
上述的在線活化方法可以顯著提高燃料電池的性能，通過特定的順序組合技術(shù)還可以進(jìn)一步加快活化時(shí)間。其中傳統(tǒng)的電流控制和電壓控制兩種活化方式，主要是滿足實(shí)驗(yàn)室的場(chǎng)景需求，活化時(shí)間長(zhǎng)，同時(shí)氫氣消耗量較大。
在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)節(jié)，現(xiàn)階段單臺(tái)電堆活化的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)2-4小時(shí)。科威爾燃料電池事業(yè)部副總經(jīng)理闞宏偉曾表示，電堆活化耗時(shí)過長(zhǎng)將會(huì)影響燃料電池的規(guī)模化生產(chǎn)效率。
在國(guó)外市場(chǎng)，同樣也存在活化耗時(shí)長(zhǎng)、標(biāo)準(zhǔn)不一的問題。為解決燃料電池活化時(shí)間長(zhǎng)影響其壽命、成本、性能的問題，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)計(jì)劃(NEDO)在面向2035年燃料電池堆量產(chǎn)化的目標(biāo)計(jì)劃里提出，2025年燃料電池堆的目標(biāo)下線活化時(shí)間為20mins，2030年目標(biāo)下線活化時(shí)間為10mins，2035年實(shí)現(xiàn)目標(biāo)下線活化時(shí)間為0mins。
不過有專家分析認(rèn)為，如果按照現(xiàn)在的常規(guī)連續(xù)加載方式進(jìn)行燃料電池電堆的活化，未來(lái)幾年內(nèi)的單臺(tái)電堆活化時(shí)間仍不能下降到一小時(shí)以內(nèi)。企業(yè)想要提升效率只能購(gòu)買更多電堆活化設(shè)備。企業(yè)在高昂的設(shè)備購(gòu)置成本與生產(chǎn)效率之間進(jìn)行抉擇，會(huì)影響企業(yè)產(chǎn)能擴(kuò)張的決心。
闞宏偉也曾提到，國(guó)內(nèi)對(duì)于燃料電池電堆活化的工藝和技術(shù)路線暫時(shí)還沒有確定的標(biāo)準(zhǔn)，不同企業(yè)間的判斷標(biāo)準(zhǔn)不一致，這也會(huì)影響下游客戶對(duì)于燃料電池品質(zhì)的判斷，對(duì)燃料電池規(guī)模化推廣造成打擊。
2021年，科威爾、國(guó)鴻氫能、清華大學(xué)三方合作進(jìn)行面向批量生產(chǎn)場(chǎng)景下大功率燃料電池電堆快速活化工藝及活化設(shè)備的開發(fā)與應(yīng)用項(xiàng)目的技術(shù)開發(fā)，推動(dòng)解決“燃料電池快速活化”這一制約燃料電池規(guī)模化生產(chǎn)的關(guān)鍵問題。
專家認(rèn)為，目前業(yè)內(nèi)努力的主要方向是如何在活化過程中降低耗氫量，而未來(lái)活化技術(shù)的突破才會(huì)是電堆生產(chǎn)效率提升的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
作者：安熠
（部分資料來(lái)源：合肥科威爾電源系統(tǒng)股份有限公司）
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