案例研究：电动汽车燃料电池层检测

近年来，电动汽车（EV）市场呈现指数级增长。2022年，电动汽车销量占全球汽车总销量的14%¹，其中中国市场保持领先——道路上行驶的汽车超过一半是电动汽车。²随着消费者对电动汽车的燃料效率和气候友好特性作出积极反应，电动汽车的需求正在急速增加，预计2023年将增长35%³。在内燃机主导汽车市场长达一个多世纪之后，各国政府纷纷出台政策，帮助鼓励交通运输行业实现这一重大变革。

电池驱动型电动汽车和燃料电池驱动型电动汽车

汽车行业目前主要使用两种类型的电动汽车发动机，均提供无碳排放运行优点。电池电动汽车（BEV）“使用电池组提供电流，用于向电动机供电，进而推动汽车前进。虽然市场上的电池系统各不相同，但通常都包含基本的阳极、阴极和电解质系统，以将（储存的）化学能转化为电能。”⁴

燃料电池电动汽车（FCEV或FCV）使用燃料电池将氢能转化为电力，以向汽车提供动力。“所发生的化学过程涉及阳极、阴极和电解质膜系统，这一点与电池供电型电动汽车类似，但在将氢能转化为电能以向汽车提供动力方面，还涉及一些额外的步骤。”⁵

专为汽车设计的单个燃料电池产生的电能“不足1.16伏——远远不足以驱动一辆汽车。因此，必须将多个电池组装成燃料电池堆。燃料电池堆产生的潜在动力取决于组成燃料电池堆的单个燃料电池的数量和尺寸以及聚合物电解质膜（PEM）的表面积。”⁶

燃料电池堆及各分层示意图

燃料电池检测案例研究

丰田是生产燃料电池汽车的公司之一。燃料电池是驱动每辆车的核心组件，必须完美无暇地保持运行。这意味着燃料电池必须无任何瑕疵和缺陷。丰田公司需要一种方法来检测FCV燃料电池中所使用隔板的两侧。传统机器视觉相机无法生成清晰的图像，因此无法检测出微小划痕和细微污垢。

燃料电池采用聚合物电解质膜（PEM），多个PEM被分层夹在正极（阴极）和负极（阳极）电极层之间。隔板（也称为双极板）用于将这些层组装成电池堆，并为气体燃料和空气提供通道。若隔板上存在划痕和细微污垢，将影响燃料电池的性能。

通过本案例研究，您可以了解到丰田公司如何与柯尼卡美能达集团合作实施由瑞淀的ProMetric^®成像亮度计、TrueTest™ 软件和定制照明装置组成的解决方案，对燃料电池隔板执行视觉表面检测。

 

 

 

 

 

CITATIONS

1. Global EV Outlook 2023, International Energy Agency (IEA), Paris , License: CC BY 4.0
2. Ibid.
3. "Demand for electric cars is booming, with sales expected to leap 35% this year after a record-breaking 2022", International Energy Agency (IEA), April 26, 2023.
4. "Battery Electric Vehicles vs. Fuel Cell Electric Vehicles," Toyota of Downtown LA website,(Accessed August 15, 2023) 
5. Ibid.
6. "How Fuel Cells Work," US Department of Energy (Retrieved August 15, 2023).