日置（上海）科技发展有限公司 研发经理吴胤舜作主题演讲

　　8月25日，由中国电池工业协会、电池中国网联合主办的“2023氢能与燃料电池技术及应用国际峰会”在中国上海隆重举行。中国电池工业协会理事长刘宝生、中国工程院院士彭苏萍、中国科学院院士孙世刚、上海市嘉定区副区长李峰等出席峰会，来自行业主管部门、高校、科研机构和产业链知名企业，以及外宾代表共300余人与会。

　　日置(上海)科技发展有限公司 研发经理吴胤舜在会上作题为《电性能检测技术在燃料电池和氢能行业的应用》的演讲。

　　以下是发言内容实录，未经嘉宾审阅：

　　吴胤舜(日置(上海)科技发展有限公司研发经理)：尊敬的各位领导，来宾，大家早上好，我是来自日置上海科技发展有限公司的吴胤舜，今天给大家分享的主题是电性能检测技术在燃料电池和氢能行业的应用。

　　整体分三个部分，氢能生态用于氢能的电性能检测技术和公司介绍。首先简单介绍一下氢能生态，大家应该都有所体会氢能不单单是一个燃料电池或者电解槽的一个行业，它其实是跨领域综合性的行业，图示引用日本2020年发布的碳中和2050计划产业布局图，其中蓝色的箭头是氢能，橙色的箭头是代表电力，布局的话涉及氢能的可再生能源制氢，航运、储存、加氢包括终端的家用或者汽车用的燃料电池等。可见氢能作为一种新型能源，未来的话它其实可能和电能并存构建一个庞大的能源网络。

　　公司本身是电信号测试与级表的行业，在光伏锂电汽车等等都已经有很多成熟的测试方案，我们现在也正在将过去在其他领域的测试方案复制到氢能行业，接下来我会主要给大家介绍一下我们已经应用于氢能行业的应用发展，以供大家未来在生产或者实验中借鉴参考。

　　首先从制氢端开始，近年来氢电耦合这么一个概念其实是氢能的热点话题，源端制氢可以帮助消纳系的部分丰富的光电能源，尽管氢电耦合建设关注，但由于研究其实还处于初期，其实它在行业里还有一些痛点的问题存在，包括像可再生能源制氢量低，占比少，甚至制氢端比较难适应风光的不稳定性和间歇性。

　　对于小功率的系统来说，我们简单通过储能电池可能可以消除风光的波动，但随着整体功率的上升以及长期波动的存在，我们单纯的储能手段是无法彻底解决这个问题，需要系统性去控制电解槽的开关与时延波动，想要提供可再生能源的性能，除了提升电解槽本身性能以外，我们也需要对风光系统进行实时监测，通过数据去建立控制模型与实时电解槽优化。

　　我们公司之前针对风光发电能源转化效率、储能系统、储能电池评估、并网电能质量等等都已经有成熟的应用场景，向风光制氢风光部分就可以直接使用这个方案，图式是我们之前针对锂电行业进行的测试方案，基本涵盖从浆料到出货整个测试需求，和电解槽某些方面有相似性，我们在锂电行业使用的测量技术也可以直接运用到氢能行业当中来。

　　接下来我会详细介绍一下我们过去用于锂电行业或者其他行业现在正复制扩展到氢能行业的一些特殊技术。

　　首先是浆料测试，浆料测试是我们原先针对锂电进行的一个开发，浆料基本决定电池最终的容量和性能，如果在前期浆料的阶段就能针对浆料判断它的性能好坏就可以节省大量的返工时间，因此我们针对浆料推出这么一个专用的测试数据和分析软件。

　　以电子传导性的角度来推测浆料的混合状态，PPT中图式的体现浆料的导电材料构成的网络构建性和它的均匀性，将构建程度和均匀性同时都比较高的时候，我们就把它判定为良好的浆料，浆料本身也能够进行组抗测试，其测试值结合上述的两个参数就可以对浆料组成生成的条件和确认考察有所帮助。

　　相似的燃料电池和电解槽的隔膜，催化剂也决定了这些性能的好坏，如果我们在前期制料的时候就能通过这个测试去判断浆料的好坏，也能帮助我们去更早的发现问题，节省后续返工的时间。

　　其次电阻测试在半导体领域都是比较成熟的测试需求，比较经典的测试方法，包括四探针测试和贯通电阻测试法，四探针法只用四根等艰巨的探针去扎到被测试的表面，外侧两边是通过测试电流，中间两根探针测的电压根据被测物的厚度，面积修正之后算出表面电阻率，而垂直电阻的话是通过上下两个原型电池将被测物压住后直接进行测试，应用案例其实比较成熟，我们在近几年的实际运营中也发现向四探针测试法实际上有一定的局限性，对于单种材料，单层被测物、测探针法是可以稳定准确侧出表面振组的结果的，但如果测试物是双层材料比如说涂布后的电极之类的，由于两层材料之间存在接触电阻，如果只是用四探针法是无法去除接触电阻的影响的。

　　那么测试结果可能存在重复性，但是它并不能真实的反映我们想要测的表面电阻结果，所以根据我们自己的研究，我们就推出了右边这款产品，它其实是在一平方毫米的区域里布了46根探针，通过短时间内多次的进行两两探针之间的电阻测试，进行耦合重复计算去推测出两层材料分别准确的电阻率。

　　对于燃料电池碳质在国标中有明确的要求需要去测表面电阻率和整个的垂直的电阻率，因此如果简单的去做一些碳质的出货检测我们推荐直接使用左侧四探针法就可以，但是比如说像实验室想要进一步去研究复杂材料特性我们推荐右边这款产品会比较好。

　　包括隔膜这样的产品一般都会要求去进行绝缘性能的检测判断膜间是不是会有破损、短路的情况存在，那么就可以通过高阻去进行绝缘性能的检测，同样在绝缘性能测试中也存在平面电阻率和垂直电阻率，与刚刚提到导弹性能的电阻率的区别就在于，导电性能测试中它的电阻率其实是一个基础的状态，它的测试信号也是小电压、小电流，但是在绝缘性能中一般是高负荷的状态，测试信号也比较大，电压的话最大可以达到2千伏。

　　这个时候四探针法就不适用于我们高阻的测试，因为它的安全性能等等，所以我们使用的左边的原型电极去进行一个测试。

　　右边的电阻测试仪在燃料电池组装完之后可以进行一个初步简单的定频一千赫兹内阻判断，向这款产品在锂电行业，包括现在在燃料电池行业，只是都运用的比较广泛，我就不过多的给大家进行介绍。

　　想必大家对EI测试并不陌生，我们实验室一般会用电化学工作站对燃料电池进行工作验证，实际上电化学工作站在测动态内阻的时候并不准确，云的话是在于电化学工作站的原理其实是向外发出一个信号，一方面可能会将工作状态下直流负载或者电源的内部特性一起测到我们的测试结果中一方面它的交流信号又会引起直流负载或者说电源不稳定，导致我们测试的结果可能带着噪声，我们现在市面上比较认可的一种方式的话是用激励负载的形式，激励负载不会影响输出，也可以测到真正流过燃料电池或者电解槽的电流通过计算得到真实的组抗值。

　　那么面向燃料电池生产的不同的步骤，对ES测试的需求也是不一样，它想看到的结果也是不一样的，我们公司其实也针对ES有相关的产品，原理的话是交流激励信号测试，但是我们在产品的开发过程中，跟客户的沟通过程中，发现在实际的测试中可能现在目前市场上的产品存在以下三个痛点，激励电流比较大的时候会对电堆电解槽产生不可逆的影响，但是激励电流过小的话可能无法稳定的去进行测试。

　　包括电流精度、偏差会对测试结果有一定，国产的大功率负载噪声过大等等会导致测试的结果不稳定。那么我们是通过PPT中提到的这些手法去解决这个问题的，首先的话我们是通过高分辨率的电压测试模块去保证小信号的这么一个测试问题，在电流测试的方向的话是通过零磁通的传感器，将电流产生的磁场进行抵消，保证我们电流在宽频范围以内可以稳定准确进行测试，也保证即使测出来的导线位于传感器不同的位置，结果也能保持一致。

　　噪声方面我们是通过信号处理的手段，将测试结果中噪声的部分剔除，提取相应的部分已保证测试结果的稳定性。

　　电流分布测试其实是最近比较受大家关注的一个话题，在燃料电池电解槽的运行过程中电池内部它的水含量实际上有时候可能会发生水淹的故障，或者是水含量不足导致摩干的故障。气体框架层和流道的水淹会使得气体反应物去到达反应位置的传输受阻，催化剂的活性面积也会因为水而导致降低，那么我们摩干故障本身会引起电阻率的上升，使燃料电池在运行的过程中产热增加进一步导致能量转化效率降低，或者说更严重的故障，在过去因为是没有直接的可以去观测内部问题的手段，大多数通过仿真的形式，或者是事后分析的形式去解决这个问题，我们现在通过电流分布它就可以直观的去看到发生故障的位置所在，然后通过结合电流分布的结果我们就可以去进行分析，去改善材料或者说生产的内部结构。

　　能量流测试是我们过去在汽车行业比较成熟的一个方案，能量流测试其实就是整体、整车能量传输路径以及在传递过程中传输的效率或者能耗的情况，对于燃料电池汽车它能量管理的策略应该就是能够合理的分配燃料或者动力电池它的功率输出，去优化两者的效率，降低清晰的消耗提升系统的性能。

　　那么专业的能量流测试，可以帮助我们了解各系统的能耗，以及包括能量的转化效率可以去进行针对性的改进设计。

　　上面的话其实就是简单介绍一下我们目前针对氢能源行业能够提供的一些测试方案，有一些数据保密性的原因，包括时长的原因我们并没有在PPT添加更多的实测的数据，如果大家有机会想要去进一步了解的话，我们在外面也有展台可以跟我们进行一下深入的探讨。

　　最后简单介绍一下我们的公司，日置集团创立于1935年是全球电力行业的领跑者，我们公司秉承测量无止境的理念，专注于电气测量仪器的研发和生产，为全球的客户提供测量解决方案。

　　今后我们也会继续实现脱碳零排放的可持续发展，将开发的资源集中在电动汽车、电池、氢能这样的新能源体系的重要市场中，并通过提供领先一步的测量解决方案，为市场增长作出贡献。

　　我们凭借专业的领先测量解决方案，并且通过全球七大区的海外分公司及合作伙伴，向客户普及正确的测量理念，助力先进制造业及社会各行各业的创新升级，为构建安全智能化和人性化的社会贡献力量，卓越于全球各个领域，为安全便捷的社会生产生活提供可创独创的测量解决方案。

　　我们的总部日置上海测量技术有限公司成立于2007年，是日置集团百分之百出资的子公司，旗下现在设有本土研发公司日置上海科技发展有限公司和销售公司，日置上海测量仪器有限公司，除上海外我们全国各地共设10个分公司和事务所，如果大家有兴趣的话都可以直接去联系当地我们的办事处。

　　以上就是我今天给大家发表的全部内容，如果大家对测试测量有需求的话，欢迎随时联系我们。谢谢。