CN101126695A - 一种简易的透气性测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种简易的透气性测试仪，尤其涉及一种测试燃料电池气体扩散层的简易透气性测试仪。它包括第一夹具和第二夹具，第一夹具本体上设有通孔，第二夹具本体上设有与第一夹具上的通孔相对应的通孔；第二夹具与第一夹具相接触的面上设有中间置有凹面的凸起，第一夹具上设有与所述凸起相适配的凹面；所述第一夹具的通孔上端开口位于第一夹具的凹面内，另一端与内壁设有螺纹的空腔相连；所述第二夹具上的通孔上端开口位于凸起的凹面内，其另一端与内壁设有螺纹的空腔相连；第一夹具和第二夹具通过螺丝固定密封。本发明具有结构简单，价格便宜，易于操作的优点。

Description

一种简易的透气性测试仪

技术领域

本发明涉及一种透气性测试仪，具体地讲是涉及一种简易的测试燃料电池气体扩散层透气性的测试仪。

背景技术

随着化石能源的日趋紧张和环境保护的日益重要，清洁、高效的，以氢为燃料的燃料电池(Fuel Cell，FC)技术成为未来可持续发展的新兴能源，并且日益受到世界各国政府的重视。

质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)是作为继碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)之后发展起来的第五代燃料电池。由于采用了固态电解质高分子膜作为电解质，因此具有能量转换率高、低温启动、无电解质泄漏等特点，也因此被公认为最有希望成为航天、军事、运输和便携式备用电源的首选理想电源。

气体扩散层是质子交换膜燃料电池的重要组成部分，它在燃料电池中起到支撑催化层、收集电流、传导气体和排出反应产物水的重要作用。透气性是气体扩散层重要表征参数之一。只有当气体扩散层具有适宜的透气性时，才能保证燃料电池扩散层具有良好的气体和液态水的传输通道，使燃料电池具有较好的电性能和稳定性。因此在燃料电池研发或生产的装配过程中，都需要对其气体扩散层透气性进行测试，以保证得到的燃料电池具有良好的稳定性

目前市面上可用的透气性测试设备普遍存在价格昂贵，测试费用较高，测试时间长的缺点。例如Gurley高透气性测试仪，它虽然操作简便，精度高，但价格昂贵，很多中小型企业或者研发单位难以承担。

因此需要一种结构简单、价格便宜、易于操作的可用于燃料电池气体扩散层的透气性测试仪。

发明内容

本发明要解决的技术问题是结构简单、价格便宜、易于操作的可用于燃料电池气体扩散层的透气性测试仪。

为解决上述技术问题，本发明透气性测试仪包括第一夹具和第二夹具，所述第一夹具本体上设有通孔，第二夹具本体上设有与第一夹具上的通孔相对应的通孔；第二夹具与第一夹具相接触的面上设有中间置有凹面的凸起，第一夹具上设有与所述凸起相适配的凹面；所述第一夹具的通孔上端开口位于第一夹具的凹面内，另一端与内壁设有螺纹的空腔相连；所述第二夹具上的通孔上端开口位于凸起的凹面内，其另一端与内壁设有螺纹的空腔相连；第一夹具和第二夹具通过螺丝固定密封。

所述的第二夹具凸起上的凹面外围设有用于放置密封垫圈的环形凹槽。

所述的第一夹具和第二夹具上设有相对应的螺丝通孔，螺丝通孔的数目35个，且均匀分布。

所述的第二夹具上的凹面为圆形凹面。

所述的第一夹具上的空腔和第二夹具上的空腔分别外接锁母快插。

第一夹具外接的锁母快插与空气钢瓶通过精密压力表相连；第二夹具外接的锁母快插与质量流量计相连。

本发明提供的透气性测试仪通过将气体扩散层固定，在气体扩散层一侧通入一定压力的空气，在另一侧用空气质量流量计准确测定通过空气的流量，通过比较相同压力下、相同时间内的空气流量大小就可以对其透气性进行比较。因此本发明与已有技术相比，具有结构简单，价格便宜，易于操作的优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明装配并配锁母快插的剖视图。

图2是本发明第一夹具剖视图。

图3是本发明第一夹具俯视图。

图4是本发明第二夹具剖视图。

图5是本发明另一优选实施方式第二夹具剖视图

图6是本发明另一优选实施方式第二夹具俯视图。

图7是本发明具有四个螺丝通孔的第一夹具的俯视图

图8是本发明具有四个螺丝通孔的第二夹具的俯视图

具体实施方式

如图1、图2和图4所示，本发明透气性测试仪包括第一夹具1和第二夹具2，所述第一夹具1本体上设有通孔3，第二夹具2本体上设有与通孔3相对应的通孔4；第二夹具2与第一夹具1相接触的面上设有中间置有凹面7的凸起13，第一夹具上设有与所述凸起13相适配的凹面14；所述第一夹具1的通孔3上端开口位于第一夹具1的凹面14内，另一端与内壁设有螺纹的空腔5相连；所述第二夹具2上的通孔4上端开口位于凸起13的凹面7内，其另一端与内壁设有螺纹的空腔6相连；第一夹具1和第二夹具2通过螺丝固定密封。

如图1、图5和图6所示，第二夹具2凸起13上的凹面7外围设有用于放置密封垫圈10的环形凹槽8。

如图1所示，第一夹具1和第二夹具2上设有相对应的螺丝通孔9，螺丝通孔9数目35个，且均匀分布。

如图3和图6所示，每个夹具的螺丝通孔9数目为3个，且均匀分布。

如图7和图8所示，每个夹具的螺丝通孔9数目为4个，且均匀分布。

如图6和图8所示，所述的第二夹具2上的凹面7为圆形凹面7。

如图1所示，所述的空腔5和空腔6分别外接锁母快插11和锁母快插12。

第一夹具外接的锁母快插11与空气钢瓶通过精密压力表相连；第二夹具外接的锁母快插12与质量流量计相连。

实施例：

将碳纸剪成适宜大小的圆形，放置于第二夹具2内面的圆形凹面7上，将两块夹具1、2通过螺丝配套螺母固定密封。然后将第一夹具1上的锁母快插11与空气钢瓶通过精密压力表相连，设定0.2MPa的压差；将第二夹具2的锁母快插12的出口处密封，将整段装置放入水中进行验漏，确保无出气点时，重新设定压力，开始进行透气性检测。将第二夹具2上的锁母快插12与质量流量计相连，测定10分钟内通过的气体累计流量为39.0L，即单位时间内的体积流量为3.90L/min，此时对应的压差为0.03747MPa，碳纸的厚度为0.29mm，碳纸的透气性面积为3.14mm²

达西渗透定律： $V=k_d\frac{\mathrm{\α}}{\mathrm{\μ}\·l}\mathrm{\ΔP}---\left(1\right)$

其中V为单位时间内的体积流量，k_d为达西渗透系数，α为气体通过的横截面积，μ为气体黏度，l为样品厚度，ΔP为样品两端压力降。

因为μ是常数，定义K＝k_d/μ来表征气体扩散层的透气性，公式(1)即可转化为

$K=\frac{V\·l}{\mathrm{\α}\·\mathrm{\ΔP}}---\left(2\right)$

根据公式(2)计算出气体扩散层的渗透系数：

K＝565.2mL·mm/cm²·hr·mmAq。

Claims (5)

1.一种简易的透气性测试仪，其特征是包括第一夹具(1)和第二夹具(2)，所述第一夹具(1)本体上设有通孔(3)，第二夹具(2)本体上设有与通孔(3)相对应的通孔(4)；第二夹具(2)与第一夹具(1)相接触的面上设有中间置有凹面(7)的凸起(13)，第一夹具(1)上设有与所述凸起(13)相适配的凹面(14)；所述第一夹具(1)的通孔(3)上端开口位于第一夹具(1)的凹面(14)内，另一端与内壁设有螺纹的空腔(5)相连；所述第二夹具(2)的通孔(4)上端开口位于凸起(13)的凹面(7)内，其另一端与内壁设有螺纹的空腔(6)相连；第一夹具(1)和第二夹具(2)通过螺丝固定密封。

2.根据权利要求1所述的简易的透气性测试仪，其特征在于所述的第二夹具(2)凸起(13)上的凹面(7)外围设有用于放置密封垫圈(10)的环形凹槽(8)。

3.根据权利要求1所述的简易的透气性测试仪，其特征在于所述的第一夹具(1)和第二夹具(2)上设有相对应的螺丝通孔(9)，螺丝通孔(9)数目3-5个，且均匀分布。

4.根据权利要求1所述的简易的透气性测试仪，其特征在于所述的第二夹具(2)上的凹面(7)为圆形凹面(7)。

5.根据权利要求1所述的简易的透气性测试仪，其特征在于所述的空腔(5)和空腔(6)分别外接锁母快插(11)和锁母快插(12)。

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