常州兴燃科技有限公司杨勇智获国家专利权
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龙图腾网获悉常州兴燃科技有限公司申请的专利一种用于PEM电解槽的阳极催化剂利用率测试方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121612964B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202610130155.X,技术领域涉及:G01N27/416;该发明授权一种用于PEM电解槽的阳极催化剂利用率测试方法是由杨勇智;芮志岩;杨勇慧;朱敏凡;周天成设计研发完成,并于2026-01-30向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种用于PEM电解槽的阳极催化剂利用率测试方法在说明书摘要公布了:本发明涉及质子交换膜水电解技术领域,公开了一种用于PEM电解槽的阳极催化剂利用率测试方法,包括:获取其本征质量活性与本征电化学活性面积;获取膜电极的表观质量活性,并获取膜电极催化层的电荷传输性能参数;计算表征活性发挥程度的第一参数;获取膜电极催化层在实际运行状态下的可及电化学活性面积,并基于本征电化学活性面积,计算表征活性位点可及性的第二参数;基于本征电化学活性面积,计算理论电荷转移性能参数,并结合电荷传输性能参数,计算表征电荷传输效率的第三参数;比较参数之间的相对大小,判断根源类型。本发明实现了对PEM电解槽阳极催化剂利用率的多维度量化评估与失效根源的智能诊断。
本发明授权一种用于PEM电解槽的阳极催化剂利用率测试方法在权利要求书中公布了:1.一种用于PEM电解槽的阳极催化剂利用率测试方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤S1,对待测阳极催化剂进行旋转圆盘电极测试,获取其本征质量活性与本征电化学活性面积; 步骤S2,将阳极催化剂制备成膜电极并组装为单电池进行测试,获取膜电极的表观质量活性,并通过对单电池在运行状态下的电化学阻抗谱进行分析,获取膜电极催化层的电荷传输性能参数; 步骤S3,基于本征质量活性与表观质量活性,计算表征活性发挥程度的第一参数; 步骤S4,获取膜电极催化层在实际运行状态下的可及电化学活性面积,并基于本征电化学活性面积,计算表征活性位点可及性的第二参数; 步骤S5,基于本征电化学活性面积,计算理论电荷转移性能参数,并结合电荷传输性能参数,计算表征电荷传输效率的第三参数; 步骤S6,比较第一参数、第二参数和第三参数之间的相对大小,并基于预设的判断规则集判断导致催化剂利用率损失的根源类型; 其中在步骤S3中,还包括如下子步骤: S3-1,基于步骤S1的旋转圆盘电极测试条件与步骤S2的单电池测试条件之间的差异,确定测试条件校正因子α,所述差异包括温度、压力和电解质浓度; S3-2,读取从步骤S2获取的表观质量活性A_app,计算校正后的表观质量活性A_app_corr=A_app×α; S3-3,读取从步骤S1获取的用于表征催化剂本征质量活性的第二基准参数A_int; S3-4,根据以下公式计算表征活性发挥程度的第一参数:U_A=A_app_corrA_int×100%,其中,U_A是表征活性发挥程度的第一参数,所述第一参数为电化学活性发挥率; 其中在步骤S4中,还包括如下子步骤: S4-1,在单电池运行状态下,控制其工作电压,使阳极电位处于不发生析氧反应的非法拉第电位区间; S4-2,以多个不同的扫描速率v,在电位区间内对单电池施加三角波电位扰动,并同步测量对应的电流响应数据,所述三角波电位扰动的振幅被设置为确保膜电极催化层的电化学响应处于线性区域; S4-3,基于电流响应数据,通过计算每个完整扰动周期内电流绝对值的平均值,确定每个扫描速率v下对应的平均响应电流I_avg; S4-4,绘制平均响应电流I_avg与扫描速率v的关系曲线,在扫描速率v的线性响应范围内对该曲线进行线性拟合,获得其斜率作为膜电极催化层的总双电层电容C_dl_MEA; S4-5,基于总双电层电容C_dl_MEA及催化剂材料的单位面积比电容C_s,根据公式S_app=C_dl_MEAC_s计算可及电化学活性面积S_app,其中C_s通过步骤S1的旋转圆盘电极测试标定获得; S4-6,根据下式计算获得表征活性位点可及性的第二参数:U_S=S_appS_int×100%,其中,U_S为表征活性位点可及性的第二参数,S_int为从步骤S1获得的用于表征催化剂本征电化学活性面积特性的第一基准参数,所述第二参数为表面积可及利用率; 其中在步骤S5中,还包括如下子步骤: S5-1,基于第一基准参数S_int以及通过旋转圆盘电极测试获得的交换电流密度j_0,根据电化学动力学公式计算理论电荷转移电阻R_ct_ideal; S5-2,从电荷传输性能参数Z_ct中提取其实数部分,作为表观电荷转移电阻R_ct_app; S5-3,根据下式计算获得表征电荷传输效率的第三参数:U_R=R_ct_idealR_ct_app×100%,其中,U_R为表征电荷传输效率的第三参数,所述第三参数为电荷传输效率利用率。
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