基于磁场测量与稀疏建模的聚合物电解质燃料电池堆缺陷检测新方法

《International Journal of Hydrogen Energy》：Defect detection in polymer electrolyte fuel cell stacks by magnetic field measurement

本文提出了一种利用磁场测量和稀疏建模（Sparse Modeling）进行聚合物电解质燃料电池（PEFC）堆缺陷检测的非接触式方法。该技术通过逆问题分析反演膜电极组件（MEA）内部的电流分布，可精准定位10 mm×10 mm的电解质破损、接触不良等缺陷，为PEFC的质量控制与生产良率提升提供了创新解决方案。

　　

Highlight

我们通过基于稀疏建模的逆问题分析，成功定位了聚合物电解质燃料电池（PEFC）电极中电流生成为0.00 A的缺陷位置。利用磁场传感器测量了发电时PEFC周围形成的磁通密度，并在逆问题分析中排除了接近零的微小磁通密度值，因其受测量噪声影响较大。在单电池堆实验中，对含有一个10 mm×10 mm缺陷的2500 mm²电极进行检测，所有缺陷位置的估计电流值均为0.00 A，而其他位置的电流值与无缺陷MEA的实验结果一致，验证了该方法的有效性。

Summary

我们通过基于稀疏建模的逆问题分析，检测了PEFC电极中电流生成为0.00 A的缺陷位置。利用磁场传感器测量了发电时PEFC周围形成的磁通密度。在单电池堆实验中，使用含有10 mm×10 mm缺陷的2500 mm²电极MEA，所有缺陷位置的估计电流值均为0.00 A。其他位置的估计电流与无缺陷MEA的实验结果一致。在双电池堆实验中，通过分别分析两个MEA的电流分布，成功识别了缺陷位置。该方法有望用于出厂前的产品检测，为质量保证和生产良率提升做出贡献。

CRediT authorship contribution statement

Y. Okuhigashi: 撰写初稿。

M. Izumi: 审阅编辑，项目管理。

T. Ikeda: 方法论，形式分析。

Y. Gotoh: 方法论。

Declaration of competing interest

作者声明不存在已知的可能影响本研究报告的竞争性财务利益或个人关系。

作者声明以下可能被视为潜在竞争利益的财务利益/个人关系。