液压夹紧的ETC水电解测试夹具稳定重复测试市售CCM电压随压力的变化

随着“十四五”电力规划的实施，脱碳减排需求日益增长，我国正加速清洁化能源进程。在“3060双碳”战略指导下，风电、光伏等可再生能源将逐步代替代传统化石能源占据能源领域主导地位。基于可再生能源发展不平衡的矛盾， 风电、光伏等可再生能源的波动性和间歇性，采用氢储能技术可有效解决可再生能源消纳及并网稳定性问题。通过弃风、弃光电力电解水制氢技术实现电-氢转换，合理利用弃风、弃光能源，同时平抑可再生能源并网波动，实现新能源的时空平移。

PEM电解装置的双极板使用镀金或镀铂的钛材料，电堆核心也要使用稀有金属。考虑到阳极侧容易氧化，为增强耐用性，还要使用铱，这种地球上更稀有的金属。电池单元使用的稀有金属占PEM电解系统整体成本的近10%，因此更高效/更新兴的电解水材料与关键零部件的验证已经成为水电解商业化的瓶颈之一。为了开发和鉴定新材料和组件，重要的是要有一个均匀且可重复使用的测试环境，尤其电解池的压缩和温度对电解水性能有巨大影响。对于更大规模的先进电堆，电池温度和电池压力分布的不均匀性是由不均匀的机械电池压缩引起的，因此需要采取额外的措施来消除或减小这些类型的负面影响。

IPS爱谱斯科技推出了一种新开发的水电解测试池ETC，它的目的是对商用材料进行基准测试，并加速筛选催化剂、膜和电极组件等新材料，为研究和开发设施提供有价值的科学成果。该测试池包括测试单元，该测试单元可以插入具有柔性袋的压力容器中。与利用螺栓和螺母或气动压紧的先进PEMWE测试池不同，该夹具通过液压压缩实现电池夹紧，从而保证均匀的操作条件，电流密度分布在活性电池区域上是均匀的；同时在ETC测试池中液压介质（如水或油）围绕活性电池组件从而实现均匀的温度分布。基于液压压缩的原理，ETC测试池的测试结果具有更高的可重复性。

                                                              IPS爱谱斯科技-液压加紧的ETC电解水测试池夹具示意图                                                                       此ETC夹具室温下5.0 x 5.0 cm的压敏箔8.0 bar压缩后的均匀压力分布

1、从1.5V@0.2A/cm²到2.9V@6.0A/cm²的极化曲线在形状上是线性的，表明此液压加紧的ETC电解水夹具在这种设置下不存在导致额外过电压的传输限制；

2、8bar压力和80℃测试条件下对于不同市售CCM的重复性测试评价，表明此液压加紧的ETC电解水测试夹具是研究电解水材料重复性可靠利器；

3、以上测试结果说明了此款液压加紧的ETC电解水测试夹具的高度可靠性，以此继续研究了不同压力对电解水电压的影响。测试了五个基于N115型商用CCM组装的单电池，在2.0A/cm²电流密度下记录了两个周期，电压随压力的变化（从1.89V@10bar到 2.01V@2bar）；