CN103633354A - 一种可以在线监控组装力的燃料电池组及其测试方法 - Google Patents

一种可以在线监控组装力的燃料电池组及其测试方法 Download PDF

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付宇
侯中军
徐乃涛
王红梅
赵帅
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Abstract

一种可以在线监控组装力的燃料电池组，包括分别设在电堆主体两端的端板与压板，它有如下特点：在端板与压板之间夹有一组装力监控板，该组装力监控板内嵌入压力传感器并设有插接件，压力传感器与插接件通过导线ⅰ连接。一种上述燃料电池组组装力的在线监控方法，包括以下步骤：装好燃料电池组。通过导线ⅱ连接组装力监控板上的插接件与压力表屏上的各压力表。对装好的燃料电池组加压，紧固。将加压后的燃料电池组置于燃料电池测试平台上，通过各压力表显示数值的加和确定电堆内部组装力的实时数据。通过本发明的方法可以在电堆全寿命周期内完全掌握电堆内部组装力的实时数据。为电堆的使用、检修提供了有力的根据。

Description

一种可以在线监控组装力的燃料电池组及其测试方法
技术领域
本发明属于燃料电池技术领域。
背景技术
燃料电池组装力的设定，一般采用两种方法实现：1）在电堆组装过程中通过万能试验机或油压机等施加压力到电堆的设定组装力，然后对电堆进行紧固；2）标定电堆端板、集流板及所有双极板和膜电极等所有电堆部件的尺寸，通过厚度和压深推算电堆组装力。
方法1）有两个缺陷：一是组装过程撤掉万能试验机或油压机等设备后，组装力需要靠电堆自身的弹簧类紧固件维持，难以保证组装力的一致性；二是燃料电池电堆在实际运行过程中因温度、压力等的变化，会导致燃料电池电堆内部压力也会发生相应的变化，此方法完全无法表征出来。
方法2）是根据燃料电池堆各组件的厚度叠加计算出一个高度，然后根据压深计算出一个电堆厚度，再通过设备压到这个厚度。该方法除了具有方法1）的通病外，因电堆部件尺寸在厚度方向很薄而难以准确测定，会进一步增大误差。
燃料电池电堆经过运行或放置一定时间后，电堆组装力会随操作条件的变化而变化。此外，电堆内部各部件也会发生老化。因此，电堆内部组装力处于一个不断变化的过程，而非一个定量。已有技术只能确定或估算电堆组装时的起始组装力，电堆组装后的组装力无法测定。
中国专利CN103063375A公开了一种研究燃料电池电堆组装力与密封性的在线测试方法，它通过万能试验机给电堆外加组装力同时对组装力进行标定，考察不同组装力下的电堆密封性。但万能试验机结构复杂、体积庞大，不适合与燃料电池电堆测试装置联用；且万能试验机是主动施加力，而不能被动的测试电堆自身的组装力变化。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：一种可以在线监控组装力的燃料电池组，包括分别设在电堆主体两端的端板与压板，它有如下特点：在端板与压板之间夹有一组装力监控板，该组装力监控板内嵌入压力传感器并设有插接件，压力传感器与插接件通过导线ⅰ连接。
一种上述燃料电池组组装力的在线监控方法，包括以下步骤：
1）装好燃料电池组。
2）设有压力表屏，并通过导线ⅱ连接组装力监控板上的插接件与压力表屏上的各压力表。
3）对装好的燃料电池组加压，紧固。
4）将加压后的燃料电池组置于燃料电池测试平台上，通过各压力表显示数值的加和确定电堆内部组装力的实时数据。
通过本发明的方法可以:1)首次实现了对燃料电池内部组装力的准确标定，为电堆的组装及质量一致性控制提供支持；2）有助于避免电堆组装过程中发生组装力过载现象，避免电堆在组装过程中损坏，减少废品率，提高经济效益；3）可在电堆全寿命周期内完全掌握电堆内部组装力的实时数据，为研究电堆在不同操作条件下的组装力变化、电堆组装力衰变等提供数据支持，进而深化对燃料电池的认知，推动燃料电池产品开发进程；4）为电堆的使用、检修提供了有力的根据。
附图说明
图1为图2、图3中序号为3的部件即组装力监控板的结构示意图
图2为带有组装力的在线监控功能的燃料电池的组装示意图
图3为本发明一种可以在线监控组装力的燃料电池组及其测试方法的组装示意图
图中：1.燃料电池测试平台；2.压板；3.组装力监控板；4.端板；5.电堆主体；6.导线ⅱ；7.压力表屏；8.压力传感器；9.导线ⅰ；10.插接件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步具体详细说明：
1）在组装力监控板3上均布8个微型压力传感器8。本例中微型压力传感器8采用型号为CYY-06，量程为0～6kN的产品。每个传感器8都通过刻在组装力监控板3上的导线ⅱ-9通道与插接件10相连。图1给出了这种
组装力监控板3的结构。
2）进行燃料电池电堆的组装。首先在油压机的下压板2上堆叠常规电堆部件，包括上下两个端板4及端板间的电堆主体5，电堆主体5由150节单电池。单电池包括双极板和膜电极。然后，在电堆主体5的上端板4上面堆叠组装力监控板3，每个每个传感器8分别与通过插接件10、导线ⅰ-6与压力表屏7上的各压力表相连，压力表型号为CYY-YB-4TD。图2表示出这种带有组装力的在线监控功能的燃料电池的组成。
电堆组装完成后，组装力监控板3便作为燃料电堆电堆5的一部分而存在。不论是在电堆在不同的温度、操作压力、工作电密条件下运行，还是电堆停机，都可以通过压力传感器8实现对燃料电池电堆内部组装力的实时监测。
3）通过油压机施加40kN组装力对电堆主体5加压、紧固，而后撤掉油压机的力，电堆5组装完成；
4）参照图3，将电堆5置于燃料电池测试平台1上进行运行测试，通过各个传感器显示数值的加和即可确定电堆内部组装力的实时数据。电堆停机时的内部组装力亦可即时读取。

Claims (2)

1.一种可以在线监控组装力的燃料电池组，包括分别设在电堆主体（5）两端的端板（4）与压板（2），其特征在于：在所述的端板（4）与压板（2）之间夹有一组装力监控板（3），该组装力监控板（3）内嵌入压力传感器（8）并设有插接件（10），所述压力传感器（8）与插接件（10）通过导线ⅰ（9）连接。
2.一种根据权利要求1所述的燃料电池组组装力的在线监控方法，包括以下步骤：
1）装好按权利要求1所述的燃料电池组；
2）设有压力表屏（7），并通过导线ⅱ（6）连接组装力监控板（3）上的插接件（10）与所述压力表屏（7）上的各压力表；
3）对装好的燃料电池组加压，紧固；
4）将加压后的燃料电池组置于燃料电池测试平台（1）上，通过各压力表显示数值的加和确定电堆内部组装力的实时数据。
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C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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