为了实现燃料电池汽车商业化运营和耐久性目标，燃料电池的寿命提升至关重要。燃料电池经过长时间运行后，其输出功率会有所降低，但燃料电池的性能降低并不是完全不可恢复的，本文分享未势能源开发的针对燃料电池性能恢复的在线活化技术。
根据燃料电池的性能损失特点，可以将电池性能损失分为可逆损失和不可逆损失。可逆性能损失的代表是铂催化剂氧化物的生成，催化剂氧化是客观存在的，主要是由于车辆在长期运行过程中，怠速等高电位工况周期占比较大，高电位势必会导致催化剂氧化。铂催化剂氧化物持续存在，会造成铂纳米颗粒溶解、熟化及聚集，导致催化剂粒径增加，电化学表面积减小，氧还原反应速率降低，从而导致燃料电池整体性能下降，最终演变成不可逆性能损失。因此，如果能够在适当时间周期内进行去除氧化物的恢复控制操作，这将可在一定程度上恢复催化剂活性，延长燃料电池使用寿命。
图1 PEMFC长时间运行催化剂活性降低原因
未势能源通过一系列的活化策略效果及可靠性验证测试后，选取最优活化策略应用于燃料电池系统，在系统层级实现在线活化功能。
01 在线活化原理
图2 在线活化过程图示
通过在线活化过程，使燃料电池电势降低，阴极铂催化剂氧化物会在此条件下发生还原反应，氧化物减少，阴极催化剂得到“刷新”，燃料电池性能得到恢复。
02 在线活化效果验证
图3 在线活化前后极化对比
未势能源对耐久测试后的电堆进行在线活化，通过对比活化前后平均电压，发现不同电密点性能均有所提升，其中1.2A/cm2上升60mV，提升幅度为11%。
03 在线活化可靠性验证
(1)性能恢复维持时间验证
图4 活化后性能维持时间图示
通过在线活化操作，性能提升明显，但还需验证能够维持的时间，通过怠速高电位加速催化剂氧化测试，发现平均电压回落至活化前平均电压大约需要150h，若怠速工况占整个寿命周期的50%，则性能提升大约能够维持300h左右，即性能恢复活化大约每300h进行一次周期性操作，对于催化剂氧化物还原的恢复效果最优。
(2)多次循环对自身性能负反馈验证
图5 循环过程展示
为了验证多次在线活化操作对燃料电池自身性能是否存在负面影响，未势能源又进一步进行了多次循环活化探究，通过长达循环100轮的试验验证，监测过程中极化数据，发现性能无明显下降，此活化操作对于燃料电池自身性能无明显负面影响。
04 燃料电池系统活化流程
图6 燃料电池系统在线活化流程图
借助此活化流程，燃料电池系统可形成一套完整的反馈机制，避免了燃料电池持续耐久运行而造成的催化剂氧化加速老化,使燃料电池系统能够高效长久地运行。
总结
未势能源燃料电池在线活化技术从燃料电池性能降低原理出发，以催化剂氧化可逆为依据，通过在线活化创造还原条件使已被氧化的催化剂实现还原，最终使燃料电池性能达到部分恢复，为燃料电池长久高效运行提供了根本保障。
