CN100504331C - 燃料电池膜电极的真空检漏装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种燃料电池膜电极的真空检漏装置，它主要包括机架、移动中间板、气缸、固定检测板、活动检测板、真空表和旋阀。机架由顶板、底板和四根导柱固定连接组成。移动中间板设置在顶板和底板之间并穿套在四根导柱上可上下移动。气缸安装在底板上，其活塞杆与移动中间板的底面固定相连。固定检测板安装在顶板下，其底部装有与膜电极外围非活性密封区域形状相对应的O形密封圈。活动检测板安放在移动中间板上可推进拉出，其上装有与膜电极外围非活性密封区域形状相对应的O形密封圈。本发明的燃料电池膜电极的真空检漏装置能快速、准确地对膜电极进行真空检漏，为确保膜电极的生产质量和生产效率提供了有效保障。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测设备，尤其涉及一种燃料电池膜电极的真空检漏装置。
背景技术
燃料电池是一种能够将燃料与氧化剂发生电化学反应时产生的化学能转变成电能的装置。该装置的核心部件是膜电极(Membrane Electrode Assembly，简称MEA)，膜电极由一张质子交换膜和夹在膜两面的两张可导电多孔性扩散材料(如碳纸)组成，在质子交换膜与导电材料接触的两边界面上均匀分布有细小分散的可引发电化学反应的催化剂(如金属铂)。膜电极两边用导电物体将发生电化学反应过程中产生的电子通过外电路引出，就构成了电流回路。
在膜电极的阳极端，燃料可以通过渗透穿过多孔性扩散材料(如碳纸)，并在催化剂表面发生电化学反应，失去电子形成正离子，正离子可通过迁移穿过质子交换膜，到达膜电极的另一端—阴极端。在膜电极的阴极端，含有氧化剂(如氧气)的气体(如空气)，通过渗透穿过多孔性扩散材料(如碳纸)，并在催化剂表面发生电化学反应，得到电子形成负离子，该负离子进一步与从阳极端迁移过来的正离子结合，形成反应产物。
在以氢气为燃料、以含有氧气的空气为氧化剂(或以纯氧为氧化剂)的质子交换膜燃料电池中，燃料氢气在阳极区发生失去电子的催化电化学反应，形成氢正离子(质子)，其电化学反应方程式为：
H2→2H++2e
氧气在阴极区发生得到电子的催化电化学反应，形成负离子，该负离子进一步与从阳极端迁移过来的氢正离子结合，形成反应产物水。其电化学反应方程式为：
1/2O2+2H++2e→H2O
燃料电池中的质子交换膜除了用于发生电化学反应以及迁移交换反应中产生的质子外，其作用还包括将含有燃料氢气的气流与含有氧化剂(氧气)的气流分隔开来，使它们不会相互混合而产生爆炸式反应。
在典型的质子交换膜燃料电池中，膜电极一般放在两块导电的极板之间，两极板上均开设有导流槽，因此又称作导流极板。导流槽开设在与膜电极接触的表面上，通过压铸、冲压或机械铣刻形成，其数量在一条以上。导流极板可以由金属材料制成，也可以由石墨材料制成。导流极板上的导流槽的作用是将燃料或氧化剂分别导入膜电极两边的阳极区或阴极区。在一个质子交换膜燃料电池单电池的构造中，只存在一个膜电极和两块导流极板，两块导流极板分设在膜电极两边，一个作为阳极燃料的导流极板，另一个作为阴极氧化剂的导流极板。这两块导流极板既作为电流集流板，也是膜电极两边的机械支撑。导流极板上的导流槽既是燃料或氧化剂进入阳极或阴极表面的通道，也是将电池运行过程中生成的水带走的出水通道。
为了增大质子交换膜燃料电池的功率，通常将两个或两个以上的单电池通过直叠的方式或平铺的方式连在一起组成电池组，或称作电池堆。这种电池组通常通过前端板、后端板及拉杆紧固在一起成为一体。在电池组中，位于两质子交换膜之间的极板的两面都设有导流槽，称为双极板。双极板的其中一面作为一个膜电极的阳极导流面，另一面则作为另一个相邻膜电极的阴极导流面。一个典型的电池组通常还包括：1)、燃料及氧化剂气体的进口和导流通道。其作用是将燃料(如氢气、甲醇或由甲醇、天然气、汽油经重整后得到的富氢气体)和氧化剂(主要是氧气或空气)均匀地分布到各个阳极、阴极面的导流槽中；2)、冷却流体(如水)的进、出口与导流通道。其作用是将冷却流体均匀地分布到各个电池组内的冷却通道中，吸收燃料电池内产生的反应热并将其带出电池组进行散热；3)、燃料与氧化剂气体的出口与导流通道。其作用是将没有参与反应的多余燃料气体和氧化剂排出，同时将反应生成的液态或气态的水带出。上述燃料进出口、氧化剂进出口和冷却流体的进出口通常都开设在燃料电池组的一个端板上或分别开设在两个端板上。
质子交换膜燃料电池可用作车、船等运载工具的动力系统，又可制作成手提式、移动式或固定式的发电装置。
三合一的膜电极是燃料电池的核心部件，其质量的好坏是决定整个燃料电池性能的关键，膜电极除了可迁移交换反应中产生的质子外，不能让膜电极两侧的燃料氢气和空气互相穿过，以免它们相互混合而发生爆炸。也就是说，膜电极绝对不能漏气，检测膜电极是否漏气是对膜电极进行质量把关的重要一环。在生产实际中，必须对每一张膜电极都进行是否漏气的质量检测，严格把关，因此，必须设计一种既能快速又能准确地对膜电极进行真空检漏的装置，以确保膜电极的质量和生产效率。
发明内容
本发明的目的，就是为了提供一种既能快速又能准确地对膜电极进行真空检漏的燃料电池膜电极的真空检漏装置，以确保膜电极的质量和生产效率。
本发明的目的是这样实现的：一种燃料电池膜电极的真空检漏装置，包括机架、移动中间板、气缸、固定检测板、活动检测板、真空表和旋阀；所述的机架由顶板、底板和四根导柱固定连接组成；所述的移动中间板设置在顶板和底板之间并穿套在四根导柱上可上下移动；所述的气缸安装在底板上，其活塞杆与移动中间板的底面固定相连；所述的固定检测板安装在顶板下，其底部装有与膜电极外围非活性密封区域形状相对应的O形密封圈，其内部设有两条孔道，两条孔道分别从两端面延伸至密封圈内向下贯通，在两端面的开口处各连接有一接管；所述的活动检测板安放在移动中间板上可推进拉出，其上装有与膜电极外围非活性密封区域形状相对应的O形密封圈；所述的真空表安装在顶板上并通过软管与固定检测板一端面的接管连通；所述的旋阀安装在顶板上，其一端连接抽真空机构，另一端连接固定检测板另一端面的接管。
所述的移动中间板上设有活动检测板的定位机构。
所述的设在固定检测板上的与膜电极外围非活性密封区域形状相对应的O形密封圈与设在活动检测板上的与膜电极外围非活性密封区域形状相对应的O形密封圈相互对应可吻合。
所述的活动检测板的一相对两角上各设有与膜电极上的定位孔适配的定位销。
所述的气缸进气口上连接有气动开关，该气动开关外接空压机。
还包括固定中间板，其设置在移动中间板的下方并穿插固定在四根导柱上，在固定中间板中部设有容许气缸活塞往来穿过的中孔，在固定中间板周边设有向上伸出的边框。
所述的活动检测板外侧面上设有拉手。
本发明燃料电池膜电极的真空检漏装置能快速、准确地对膜电极进行真空检漏，为确保膜电极的生产质量和生产效率提供了有效保障。
附图说明
图1为本发明燃料电池膜电极的真空检漏装置的立体结构图。
具体实施方式
请参见图1，本发明的燃料电池膜电极的真空检漏装置，包括机架1、移动中间板2、气缸3、固定检测板4、活动检测板5、真空表6、旋阀7和固定中间板8。机架1由顶板11、底板12和四根导柱13固定连接组成。移动中间板2设置在顶板11和底板12之间并穿套在四根导柱13上可上下移动，在移动中间板2上设有活动检测板5的定位机构。气缸3安装在底板12上，其活塞杆穿过固定中间板8与移动中间板2的底面固定相连，其进气口上连接有气动开关31，气动开关31外接空压机。固定检测板4安装在顶板11下，其底部装有与膜电极外围非活性密封区域形状相对应的O形密封圈(本实施例为八角形O形密封圈)，其内部设有两条孔道，两条孔道分别从两端面延伸至密封圈内向下贯通，在两端面的开口处各连接有一接管。活动检测板5安放在移动中间板2上可拉进拉出，其上装有与膜电极外围非活性密封区域形状相对应的O形密封圈51(本实施例为八角形O形密封圈)，该密封圈51与设在固定检测板上的与膜电极外围非活性密封区域形状相对应的O形密封圈相互对应可吻合；活动检测板5的一相对两角上各设有与电极板上的定位孔适配的定位销52；活动检测板外侧面上设有拉手53。真空表6安装在顶板上并通过软管与固定检测板一端面的接管连通。旋阀7安装在顶板上，其一端连接抽真空机构，另一端连接固定检测板另一端面的接管。固定中间板8设置在移动中间板的下方并穿插固定在四根导柱上，在固定中间板中部设有容许气缸活塞往来穿过的中孔，在固定中间板周边设有向上伸出的边框。
本发明燃料电池膜电极的真空检漏装置的工作过程原理可结合图1说明如下：
首先打开连接空压机的调压阀调节其出口气体压力为0.5～0.6Mpa，然后将连接在气缸3上的气动开关31的手把向左转使气缸活塞回缩。带动由4根导柱13引向的移动中间板2向下移动至气缸行程结束，使移动中间板2与顶板11之间形成一操作空间。
接着向外拉出活动检测板5，把被检测的膜电极安放在活动检测板5的与膜电极外围非活性密封区域形状相对应的O形密封圈上，让膜电极对角的定位孔穿入活动检测板5对角的定位销52中，以使膜电极准确定位。然后把活动检测板5安放在移动中间板2上的定位机构中，使安放在活动检测板5上的膜电极正好位于固定检测板4上的与膜电极外围非活性密封区域形状相对应的O形密封圈下方。然后将气动开关31的手把向右转使气缸活塞带动移动中间板2向上移动，使膜电极的边框上平面与固定检测板上的与膜电极外围非活性密封区域形状相对应的O形密封圈压紧处于密封状态、膜电极的边框下平面与活动检测板上的与膜电极外围非活性密封区域形状相对应的O形密封圈压紧处于密封状态，此时，上下两与膜电极外围非活性密封区域形状相对应的O形密封圈对应吻合将膜电极夹在中间。然后打开旋阀7，开启真空泵，抽去膜电极与固定检测板4之间的空气，并使真空度达到1毫米水银柱，再把旋阀关闭，观察真空表6上的压力有何变动，如在约20～30秒内压力表指针能维持不动，说明膜电极无漏气现象，质量合格；如压力表指针回转，真空度无法维持，说明膜电极有漏气现象，质量不合格。
检测完后再将气动开关31手把向左转，使气缸活塞回缩于原位置，拉出活动检测板5，取下膜电极安放在工作盒中，完成一张膜电极的检测。
Claims (7)
1、一种燃料电池膜电极的真空检漏装置，其特征在于：包括机架、移动中间板、气缸、固定检测板、活动检测板、真空表和旋阀；所述的机架由顶板、底板和四根导柱固定连接组成；所述的移动中间板设置在顶板和底板之间并穿套在四根导柱上可上下移动；所述的气缸安装在底板上，其活塞杆与移动中间板的底面固定相连；所述的固定检测板安装在顶板下，其底部装有与膜电极外围非活性密封区域形状相对应的O形密封圈，其内部设有两条孔道，两条孔道分别从两端面延伸至密封圈内向下贯通，在两端面的开口处各连接有一接管；所述的活动检测板安放在移动中间板上可推进拉出，其上装有与膜电极外围非活性密封区域形状相对应的O形密封圈；所述的真空表安装在顶板上并通过软管与固定检测板一端面的接管连通；所述的旋阀安装在顶板上，其一端连接抽真空机构，另一端连接固定检测板另一端面的接管。
2、如权利要求1所述的燃料电池膜电极的真空检漏装置，其特征在于：所述的移动中间板上设有活动检测板的定位机构。
3、如权利要求1所述的燃料电池膜电极的真空检漏装置，其特征在于：所述的设在固定检测板上的与膜电极外围非活性密封区域形状相对应的O形密封圈与设在活动检测板上的与膜电极外围非活性密封区域形状相对应的O形密封圈相互对应可吻合。
4、如权利要求1所述的燃料电池膜电极的真空检漏装置，其特征在于：所述的活动检测板的一相对两角上各设有与膜电极上的定位孔适配的定位销。
5、如权利要求1所述的燃料电池膜电极的真空检漏装置，其特征在于：所述的气缸进气口上连接有气动开关，该气动开关外接空压机。
6、如权利要求1所述的燃料电池膜电极的真空检漏装置，其特征在于：还包括固定中间板，其设置在移动中间板的下方并穿插固定在四根导柱上，在固定中间板中部设有容许气缸活塞往来穿过的中孔，在固定中间板周边设有向上伸出的边框。
7、如权利要求1所述的燃料电池膜电极的真空检漏装置，其特征在于：所述的活动检测板外侧面上设有拉手。
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| COR | Change of bibliographic data |
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