针对燃料电池核心部件膜电极内部结构缺陷，设计了一系列关键材料缺陷诊断系统，该诊断系统的核心原理是红外热像仪能够捕捉氢氧化反应所放出的热信号，可用于质子膜穿孔、过薄、膜电极内部变形的探测与准确定位，从而进行相关组件的品控工作。 

       技术特点及技术指标： 

       目前广泛应用于实际工业生产质控工作中的技术主要包括有测厚仪、激光测距仪及配有特殊光源的 CCD 集成系统三类。然而前两者皆需人工操作，费时费力，还容易发生漏检误检的问题，造成多方面成本的骤升。而配有特殊光源的 CCD 集成系统相较于此两者确实有检测速度及准确度的提升，但其检测速度及准确度仍有进一步提升的空间，特殊光源选取标准缺失的问题还需解决。而非原位缺陷检测系统基于红外热成像技术，具有实时在线，迅速高效，无损易行、经济准确且检测范围广的五大核心特点。区别于过去一切传统诊断技巧，极具实际工业诊断应用的潜力。 

       然而目前针对于红外热成像诊断技术的问题主要集中于其精度及量化的问题上，传统的表征诊断技术如 SEM 及光学显微镜皆有其固定的精度及数据化数学化的检测结果，能够较为精确的给出缺陷的尺寸大小。而目前针对红外热成像检测精度及其量化的问题上，国内外学者仍是多采用以数学建模的方式模拟实际情况来探讨整个测试结果的精度，此外针对其结果量化的工作更是甚微。目前，本研究针对所获得的红外热成像缺陷诊断结果进行了相关的数据处理，选取了热体积占比率及峰值温度两大关键指标，初步发现了红外热成像缺陷诊断结果与实际材料穿孔尺寸之间的数学关系，有望能够更为实际地，更针对实际质控工作地实现红外热成像诊断结果的量化工作，并有望确立其检测精度的大小。 

       应用领域： 

       作为氢能领域最具商业发展前景的质子交换膜燃料电池技术，其一直以来饱受耐久性及成本两大痛点的折磨，而发生在其核心组件膜电极产线上产品尤其是质子交换膜及催化剂包覆膜品质不达标的问题更是会严重加重这些痛点所带来的问题，阻碍质子交换膜燃料电池的实际应用。目前基于红外热成像技术的非原位缺陷诊断系统由于实时在线、迅速高效、无损易行的特点，主要用于初步确定产线上膜电极组件中最为核心的两类子产品包括质子交换膜及催化剂包覆膜在内的于模型层面为毫米级别的穿孔类型缺陷的存在。 

       尽管目前该技术还主要用于两类核心子产品生产缺陷定性层面上的诊断，但由于其实时在线、迅速高效、经济准确、无损易行、检测范围广泛等一系列优点，如若还能够解决其在量化及其实际检测结果精度方面缺失的问题，则其极有希望与配有特殊光源的 CCD 检测系统并行成为产业中游链中最为被广泛利用的质控技术之一，以更好地解决存在于质子交换膜燃料电池产业中耐久性严重不足的相关问题及成本过高的相关问题。

       专利授权及申请情况：

       1、国家发明专利：一种膜电极穿孔缺陷及涂层均匀度一体化检测装置（实审）

       2、国家发明专利：一种用于膜电极在线缺陷的检测系统（授权）

       3、国家发明专利：一种应用于卷对卷产线的膜电极在线检测系统（授权）

       4、国家发明专利：一种高效的膜电极缺陷检测装置（实审）

       5 、实用新型专利：一种快速定位膜电极缺陷的检测设备（授权）

       成果受资助及获奖情况：

       “膜电极结构缺陷的原位检测及其对质子交换膜燃料电池耐久性的影响规律研 究”，国家自然科学基金青年基金项目，2023-01 至 2025-12。

       技术成熟程度：☑形成样机、样品或软件

       拟合作方式： ☑其他