隨著燃料電池行業(yè)廣闊的市場前景，舜宇恒平儀器研發(fā)了一種質(zhì)子交換膜（ PEMFC ） -氫燃料電池陽極尾氣質(zhì)譜檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括氣體前處理裝置及在線質(zhì)譜儀兩部分組成。

氣體前處理裝置主要包括取樣點、抽氣泵、冷阱及穩(wěn)壓裝置（見圖 1 ），所述的取樣點為兩路取樣，取樣點的氣體分別進(jìn)入各自的抽氣泵、冷阱和穩(wěn)壓裝置，避免樣氣之間的交叉污染。 抽氣泵可保證管路氣體實時更新。冷阱則由溫度調(diào)節(jié)器及除水過濾裝置兩部分組成。穩(wěn)壓裝置設(shè)在 在線質(zhì)譜儀的進(jìn)氣口處，保證每次進(jìn)入質(zhì)譜儀的氣體狀態(tài)相近，增加數(shù)據(jù)的可靠性、穩(wěn)定性。                                                                    

圖 1 氣體前處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖

在線質(zhì)譜儀（見圖 2 ）采用法拉第筒 / 電子倍增器雙檢測器，當(dāng) PEMFC 尾氣中的成分含量較低，可采用電子倍增器進(jìn)行定性定量的分析，對于含量較高的物質(zhì)，則可采用法拉第筒進(jìn)行檢測。                                                                                          

圖 2 在線質(zhì)譜儀的實物圖。

本系統(tǒng)的優(yōu)點是，通過采用本系統(tǒng)的氣體前處理裝置，解決了 PEMFC尾氣壓力不穩(wěn)定、水分含量高的問題，確保在線質(zhì)譜儀長期連續(xù)運行的可靠性和安全性。在線質(zhì)譜儀可記錄每種待測氣體的濃度隨PEMFC工作的工藝條件改變而引起的變化。在線質(zhì)譜儀因配有法拉第筒/電子倍增檢測器雙檢測器，可同時檢測燃料電池中可逆正反應(yīng)大量的氣體及不可逆副反應(yīng)所產(chǎn)生的痕量的氣體。

圖 3   PEMFC 陽極尾氣的隨電池工作的工藝條件變化的曲線圖。

如圖 3 可見，通過不停的改變 PEMFC 的工藝條件， H ₂ 、 N ₂ 、 O ₂ 、 CO ₂ 、 CO 的濃度隨之發(fā)生相應(yīng)的變化，冷阱的排水口可明顯的觀測到液態(tài)水，且該系統(tǒng)運行多天后，依然正常。

由以上數(shù)據(jù)可知，此系統(tǒng)可能實時定性和定量地檢測質(zhì)子交換膜 -氫燃料電池在生產(chǎn)、存放和工作時產(chǎn)生或消耗的氣體， 又由于 在線質(zhì)譜檢測速度快、線性范圍寬、檢出限低和穩(wěn)定性好，在 PEMFC 分析中具有極大的應(yīng)用潛力。目前，該系統(tǒng)已在上汽集團、同濟大學(xué)新能源汽車工程研究中心等單位得到良好應(yīng)用。

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