CN100549715C - 一种燃料电池极板流场腔体均匀性测试方法 - Google Patents

一种燃料电池极板流场腔体均匀性测试方法 Download PDF

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Abstract

一种燃料电池极板流场腔体均匀性测试方法及测试装置，测试装置包括由线路连接的压力表、压差计、调节阀及流量计，测试方法是在极板被测试流场的上部放一张类似MEA的部件，形成流场腔体后二者组成一组件，采用与燃料电池相同的密封方式密封，然后将该组件放入两端板之间；在相同流场腔体的入口管路接压力表，监测入口气体压力，并通入一定流量的气体，出口管路接气体调节阀和流量计，用以调节和监测通过气体流量；在入口和出口之间接入一压差计，记录并比较被测试每张极板相同流场腔体的压差数值，计算一批被测试极板相同流场腔体测得的压差数值的平均值，确定流场腔体均匀性的标准，并据此进行不合格极板的测试判断。

Description

一种燃料电池极板流场腔体均匀性测试方法
技术领域
本发明涉及燃料电池领域。具体涉及测试燃料电池极板流场腔体均匀性的方法。
背景技术
燃料电池的极板(也叫流场板)是燃料电池关键部件之一，重量大约是电池总重的80％，成本大约是电池总成本的45％左右。理想的极板应是电、热的良导体，具有很好的阻气性能，很高的耐腐蚀性，具有一定的机械强度，同时能对电池内部的流体进行均匀分配。所以在燃料电池极板的一个或两个相反的主表面上加工有公用通道，用以电池堆内部的流体进行分配，使反应剂和冷却剂通过通道到达工作区域。这些公用通道同时也是排出反应后产物的通路。对电池内部的流体进行均匀分配是极板的至关重要的作用，故其流场腔体的均匀性十分重要。燃料电池是由多节单电池顺序或者平行的组装成一个燃料电池堆使用的，任何一节单电池的失效都会引起整个电池堆的失效。要实现燃料电池稳定和连续发电，必要条件之一是电池堆内各节单电池都能够获得均衡充足的反应剂。反应剂、反应后产物等的分配都是靠极板来完成的，为保证每节单电池的反应剂能够平均到达其各自的工作区域和反应后的产物的顺利排出，要求极板的各项性能都应该是绝对均匀的，特别是在流体的分配上。但现有技术中，无论是何种材质、何种加工方式制成的极板，都不可能保证其各项性能绝对一致，所以必须对其各项性能进行检测，选取同一项性能相同或相近的组成电池堆。由于流体分配均匀性对电池堆的重要性，使流体分配均匀性检测更显得至关重要。但是，在现有技术中，目前还没有关于流体分配均匀性检测的有效方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种检测燃料电池极板流场腔体均匀性的方法，以便于快速、直观、有效的检测批量生产的燃料电池双极板流场腔体均匀性。本发明的技术方案是：一种燃料电池极板流场腔体均匀性测试方法及测试装置，测试装置包括由线路连接的压力表、压差计、调节阀及流量计，其特征在于所述的测试方法包括以下步骤：
(1)在极板被测试流场的上部放一张类似MEA的部件，形成极板流场腔体，并组成一组件，
(2)采用与燃料电池相同的密封方式，密封步骤1组成的组件，
(3)将密封好的组件放入两端板之间加紧，
(4)在相同流场腔体的入口管路接入压力表，出口管路接入气体调节阀和流量计，在入口和出口之间接一压差计，
(5)从入口通入一定流量的气体(如氮气或惰性气体)，通过入口管路的压力表监测入口处气体压力，并通过出口管路的调节阀和流量计调节和监测通过的气体流量，
(6)通过压差计读出该状态下的流场腔体进出口之间的压差并记录，
(7)比较该批被测试极板的每张极板相同流场腔体的压差数值，并计算该批被测试极板相同流场腔体测得的压差数值的平均值，
(8)根据极板设计要求及计算的压差平均值确定流场腔体均匀性的标准，并据此标准进行测试判断，确定不合格的极板。
本发明所述的燃料电池极板流场腔体均匀性测试方法及测试装置，其特征在于所述的放置在极板被测试流场的上部的类似MEA的部件是失效但未有窜漏的MEA。
本发明的测试方法是以模拟燃料电池的实际工作环境为基础进行的测试，因此，本发明具有以下的积极效果：
1、本发明检测方法简单，可操作性强；
2、检测不改变所测部件的物理和化学性质；
3、本发明的检测方法快速、准确，效率高，适合燃料电池批量生产，对于促进燃料电池产业化具有重要意义
附图说明
本发明有附图3幅，其中：
图1为本发明结构示意图。
图2为极板正面示意图
图3为极板反面示意图。
附图中，1、入口管路  2、压力表  3、端板  4、检测气体入口  5、MEA6、压差计  7、极板  8、检测气体出口  9、出口管路  10、调节阀11、流量计  12、流量计出口
具体实施方式
采用附图1的装置对30张燃料电池极板的氧化剂腔进行测试。首先在被测极板7上部放一张失效但未有窜漏的MEA 5，将被测极板7与失效但未有窜漏的MEA 5用密封燃料电池的方法密封，然后用端板3在其两侧挟紧。将测试装置的压力表、压差计、调节阀及流量计用管线联接好，在入口1通入0.026MPa的空气，通过调节阀10控制出口流量，使出口流量计11检测的气量在0.35m3/h，在压差计上读取压差并纪录到设计好的表中，表见附表1。重复以上操作，分别测量30枚极板的压差并记录到表中。测量结果见表1。根据表1的测量结果，算出30枚极板压差平均值为46.8mmHg，设计标准为在该状态下极板氧化剂进出口压差在46±4mmHg。据此，极板1、3、7、9、10、14的压差超出标准，为不合格。用同样的方法，再对极板的其他流场腔进行检测。选出合格的极板用于同一电池堆。
附表1
极板编号  U型管左侧读数(mmHg)  U型管右侧读数(mmHg) 压差(mmHg)
  1  136  80   56
  2  130  86   44
  3  136  80   56
  4  129  87   42
  5  133  83   50
  6  131  85   46
  7  137  79   58
  8  131  85   46
  9  136  80   56
  10  127  89   38
11 131 85 46
  12  131  85   46
  13  130  86   44
  14  126  90   36
  15  132  84   48
  16  130  86   44
  17  132  84   48
  18  133  83   50
  19  130  86   44
  20  130  86   44
  21  133  83   50
  22  130  86   44
  23  133  83   50
  24  132  84   48
  25  133  83   50
  26  130  86   44
  27  130  86   44
  28  130  86   44
  29  130  86   44
  30  130  86   44
  平均值   46.8

Claims (2)

1、一种燃料电池极板流场腔体均匀性测试方法，测试装置包括由线路连接的压力表、压差计、调节阀及流量计，其特征在于所述的测试方法包括以下步骤：
1)在极板被测试流场的上部放一张MEA的部件(5)，形成极板流场腔体，并组成一组件，
2)采用与燃料电池相同的密封方式，密封步骤1)组成的组件，
3)将密封好的组件放入两端板(3)之间夹紧，
4)在相同流场腔体的入口管路(1)接入压力表(2)，出口管路(9)接入调节阀(10)和流量计(11)，在检测气体入口(4)和检测气体出口(8)之间接一压差计(6)，
5)从入口管路通入一定流量的气体，通过入口管路(1)的压力表监测检测气体入口(4)处气体压力，并通过出口管路(9)的调节阀(10)和流量计(11)调节和监测通过的气体流量，
6)通过压差计(6)读出该状态下的流场腔体进出口之间的压差并记录，
7)比较该批被测试极板的每张极板相同流场腔体的压差数值，并计算该批被测试极板相同流场腔体测得的压差数值的平均值，
8)根据极板设计要求及计算的压差平均值确定流场腔体均匀性的标准，并据此标准进行测试判断，确定不合格的极板。
2、根据权利要求1所述的燃料电池极板流场腔体均匀性测试方法，其特征在于所述的放置在极板被测试流场的上部的MEA的部件(5)是失效但未有窜漏的MEA。
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燃料电池双极板流场数值模拟及模型实验研究. 姜丙坤.武汉理工大学硕士学位论文. 2007 *
燃料电池堆流体分布不均匀度的估算方法. 王红星等.天津大学学报，第40卷第3期. 2007
燃料电池堆流体分布不均匀度的估算方法. 王红星等.天津大学学报，第40卷第3期. 2007 *

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