CN109167083B - 一种双极板及包含该双极板的膜电极检漏装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双极板及包含该双极板的膜电极检漏装置，其中双极板的阴极面及阳极面的上进气孔及出气孔分别通过一个于双极板侧面开设的通气孔进气或出气；膜电极检漏装置包括固定装置和通气检测管路；所述固定装置包括压力装置、上压板、下底板、若干固定安装于所述下底板上的定位柱及若干所述双极板；所述上压板、下底板用于在压力装置的压力作用下将一块以上膜电极密封夹紧，所述定位柱用于上压板、双极板及膜电极的定位导向。本发明公开的双极板及包含该双极板的膜电极检漏装置，可以用于单独或同时测试多片膜电极的泄露情况，节约时间。

Description

一种双极板及包含该双极板的膜电极检漏装置

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，特别涉及一种双极板及其及包含该双极板的膜电极检漏装置。

背景技术

质子交换膜燃料电池，又称氢燃料电池，是一种将燃料的化学能通过催化的电化学反应直接转化为电能的一种能量转换装置，它具有能量密度高、能量转化效率高、零排放等优点。

质子交换膜燃料电池的核心部件是膜电极，膜电极中阳极燃料氢气和阴极空气的隔绝不仅是使燃料电池具有良好功率特性的基本条件，也是保证燃料电池安全性的基本要求。同时膜电极中也可能存在着系统与环境的气体互漏，这将会造成燃料电池的失效。因此在商业化生产中，双极板的检漏是质量检测的重要一环。如何方便快捷并且能够适应大规模的产业化检测膜电极漏气性非常重要。

现有技术中，膜电极的漏气检测大多为模拟单片装配状态检测，检测周期长，无法满足大规模商业化生产所需的检测速度快、检测精度高、操作方便的要求。仅有的少数对多片膜电极进行检测的装置存在着操作复杂，，并且不能定位出的泄露的膜电极，一些采用双极板的检漏设备中双极板不具有双面同时使用且互不干扰的功能，导致设备复杂、双极板利用率低，同时双极板的装配定位及拆装过程非常繁琐。

因此现有技术待于改进。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种双极板，具体方案如下：

该双极板的上表面为阴极面，下表面为阳极面，所述阴极面和阳极面上均设置有流道，起到导流气体和支撑双极板的作用；所述阴极面上靠左端设有第一进气孔，靠右端设有一个第一出气孔，所述第一进气孔与所述第一出气孔均与阴极面上的流道相连通，所述阳极面上靠左端设有第二进气孔，靠右端设有一个第二出气孔，所述第二进气孔与所述第二出气孔均与阳极面上的流道相连通；所述第一出气孔、第一进气孔、第二进气孔、第二出气孔分别通过一个于双极板侧面开设的通气孔进气或出气。

优选地，所述双极板左右两侧及后侧面均设有定位凹槽。

优选地，所述双极板后侧面还设有两个连接用螺纹孔。

本发明还提供一种膜电极检漏装置，具体方案如下：

包括固定装置和通气检测管路；所述固定装置包括压力装置、上压板、下底板、若干固定安装于所述下底板上的定位柱以及若干上述双极板；所述上压板、下底板用于在压力装置的压力作用下将一块以上膜电极密封夹紧，具体的，通过在双极板的两面均布置密封圈来实现密封夹紧，所述定位柱用于上压板及所述双极板及待测膜电极的导向定位安放；

所述通气检测管路包括进气管路和出气管路，所述进气管路包括若干个进气支路应用时，所述进气支路分别通过一个气管接头与所述双极板的第一进气孔、第二进气孔一一对应连通；所述出气管路包若干个出气支路，应用时，所述进气支路分别通过一个气管接头与所述双极板的第一出气孔、第二出气孔一一对应连通；每条所述进气支路、出气支路上均设有一个阀门开关。

优选地，所述上压板上设有与所述定位柱对应的定位孔，所述定位孔内设有直线轴承，方便定位。

优选地，所述固定装置还包括连接装置，用于连接若干所述双极板。

优选地，所述连接装置包括若干个连接螺栓和若干连接件，所述连接螺栓用于与所述双极板螺纹连接，并通过所述连接件从上至下依次连接；

所述连接件为柔性连接绳或弹簧或泡棉。

优选地，所述连接件为柔性连接绳。

优选地，所述进气管路还包括一个进气总路，若干所述进气支路通过若干三通接头汇合至所述进气总路。

优选地，所述出气管路还包括一个出气总路，若干所述出气支路通过一个汇气设备汇合至所述出气总路；

所述出气总路上设有一个检漏设备；

所述汇气设备为集气装置，其下端接所述出气支路，上端接所述出气总路；所述集气装置中加有水，水面高于所有出气支路管口。

优选地，每条所述出气支路上还分别设有一个检漏设备。

优选地，所述阀门开关为电磁阀。

优选地，所述检漏设备为检漏设备为气体质量流量计、皂泡流量计、压强计、差压计中的一种。

优选地，所述检漏设备为差压计。

采用本发明的技术方案，具有以下有益效果：

1、本发明提供的双极板，通过设计侧面进气将气管外置，采用两块双极板夹紧的方式即可测试膜电极的泄漏情况；其阴极面及阳极面上分别设有进出气孔，且互不相通，使得双极板的两面在对膜电极检漏测试可同时使用；

2、优选方案中，本发明提供的双极板通过定位凹槽的设计方便双极板在组装或检测时的定位；

3、本发明提供的检漏装置可以单独或同时测试多片膜电极的泄露情况，节约时间，简化了测试装置，且可以真实模拟膜电极在电堆中的装配情况，适合于膜电极大规模生产；

4、优选方案中，本发明提供的膜电极检漏装置检测过程中双极板采用连接件连接，实现自动启闭，减少双极板组装时间。

5、优选方案中，本发明提供的膜电极检漏装置采用电磁阀开关，节省人工，提高了测试效率。

附图说明

图1为本发明中双极板的俯视图；

图2为本发明中双极板的仰视图；

图3为本发明中双极板的后视图；

图4为图3局部A的放大视图；

图5为本发明中膜电极检漏装置正面结构示意图原理示意图；

图6为固定装置工作状态下的立体结构示意图；

图7为本发明中单片膜电极测漏原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进一步说明。

参照图1至图3，本发明提供一种双极板，其上表面为阴极面，下表面为阳极面，所述阴极面和阳极面上均设置有流道，起到导流气体和支撑膜电极的作用；参照图1，所述阴极面上靠左端设有第一进气孔11，靠右端设有一个第一出气孔12，所述第一进气孔11与所述第一出气孔12均与阴极面上的流道相连通，参照图2，所述阳极面上靠左端设有第二进气孔13，靠右端设有一个第二出气孔14，所述第二进气孔13与所述第二出气孔14均与阳极面上的流道相连通；参照图3和图4，所述第一出气孔12通过双极板侧面开设的一个通气孔15进气或出气，与所述第一出气孔12相似的，所述第一进气孔11、第二进气孔13、第二出气孔14均分别通过一个通气孔15进气或出气。所述通气孔15为螺纹孔。

参照图1和图2，所述双极板左右两侧分别设有一个弧形的定位凹槽16，后侧面设有两个定位凹槽16。

参照图3，所述双极板后侧面还设有两个连接用螺纹孔17，用于拧入连接螺栓。

本发明提供的双极板具有以下优点：

1、通过设计侧面进气将气管外置，采用两块双极板夹紧的方式即可测试膜电极的泄漏情况，双极板阴极面及阳极面上分别设有进出气孔，且互不相通，使得双极板的两面在对膜电极检漏测试可同时使用；

2、通过定位凹槽16的设计方便双极板在组装或检测时的定位；

参照图5和图6，本发明还提供一个膜电极检漏装置，包括固定装置和通气检测管路。

参照图6，所述固定装置包括压力装置21、上压板22、下底板23、四根固定安装于所述下底板23上的定位柱24、若干个气管接头25、若干个连接螺栓26、若干连接件27以及若干上述双极板100；所述上压板22、下底板23以及双极板100用于在压力装置21的压力作用下将一块以上膜电极密封夹紧，具体的，通过在双极板100的两面均布置密封圈来实现密封；所述定位柱24用于上压板22及双极板100的导向定位安放；所述气管接头25用于连接所述通气孔15和通气检测管路；所述连接螺栓26用于拧入所述连接用螺纹孔17，并通过所述连接件27从上至下依次连接。

所述定位柱24与所述双极板的四个弧形凹槽相切，所述上压板上设有与所述定位柱24对应的定位孔，所述定位孔内设有直线轴承，方便定位。

所述压力装置21装置包括一个气缸和一个压力传感器211，所述气缸通过一个安装板与底板相对固定的安装，所气缸的伸缩杆通过所述压力传感器211施加压力给所述上压板22；所述连接件27为柔性连接绳。

参照图6，所述通气检测管路包括进气管路31和出气管路32，所述进气管路31包括若干个进气支路311和一个进气总路312，所述进气支路311通过气管接头25与双极板100的第一进气孔11、第二进气孔13一一对应连通，若干所述进气支路311通过若干三通接头313汇合至所述进气总路312；所述出气管路32包若干个出气支路321和一个出气总路322，所述进气支路321通过气管接头25与双极板100的第一出气孔12、第二出气孔14一一对应连通，若干所述出气支路321通过一个汇气设备323汇合至所述出气总路322；每条所述进气支路311、出气支路321以及出气总路上均设有一个阀门开关33，每条所述出气支路321上还分别设有一个检漏设备34。

所述阀门开关33为电磁阀，所述检漏设备34为差压计。

本发明提供的膜电极检漏装置的使用步骤及原理如下：

首先，于每个双极板与双极板之间的空隙中放入一片膜电极，膜电极的阴极贴合下方双极板的阴极面，阳极贴合上方双极板的阳极面，开始检测：参照图,7，以单片膜电极的检测为例，检测膜电极阳极到阴极的泄漏情况时，打开膜电极下方双极板100-1第一进气孔11-1对应的进气支路311-1上阀门开关33-1通气，关闭膜电极下方双极板100-1第一出气孔12-1对应的出气支路321-2上的阀门开关33-2，关闭膜电极上方双极板100-2第二进气孔13-2对应的进气支路311-2上的阀门开关33-3，打开膜电极上方双极板100-2上第二出气孔14-2对应的出气支路321-2上的阀门开关33-4，通过检漏设备34-4可以得到双极板阴极到阳极的漏气速率。检测双极板阳极面到阴极面的泄露速率时，关闭膜电极下方双极板100-1第一进气孔11-1对应的进气支路311-1上阀门开关33-1通气，打开膜电极下方双极板100-1第一出气孔12-1对应的出气支路321-2上的阀门开关33-2，打开膜电极上方双极板100-2第二进气孔13-2对应的进气支路311-2上的阀门开关33-3，关闭膜电极上方双极板100-2上第二出气孔14-2对应的出气支路321-2上的阀门开关33-4，通过检漏设备34-1可以得到双极板阴极到阳极的漏气速率。检测多片双极板漏气速率时，参照图5，参考单片膜电极测试的步骤分别开启和关闭相应阀门开关33，通过各自的检漏设备34就可以得到相应的泄漏率。测试结束后，压力装置21抬升，双极板通过连接装置27在压力装置21抬升时自动分开，取出测试完成的膜电极，放入另一批待测膜电极，开始新一轮的测试。

本发明提供的膜电极检漏设备具有以下几个优点：

1、可以单独或同时测试多片膜电极的泄露情况，节约时间，同时简化了测试装置，且可以真实模拟膜电极在电堆中的装配情况，适合于大规模生产；

2、采用电磁阀开关，节省人工，提高了测试效率；

3、双极板采用连接件27连接，实现自动启闭，减少双极板组装时间。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种双极板，其特征在于：该双极板的上表面为阴极面，下表面为阳极面，所述阴极面和阳极面上均设置有流道，起到导流气体和支撑膜电极的作用；所述阴极面上靠左端设有第一进气孔，靠右端设有一个第一出气孔，所述第一进气孔与所述第一出气孔均与阴极面上的流道相连通，所述阳极面上靠左端设有第二进气孔，靠右端设有一个第二出气孔，所述第二进气孔与所述第二出气孔均与阳极面上的流道相连通；所述第一出气孔、第一进气孔、第二进气孔、第二出气孔分别通过一个于双极板侧面开设的通气孔进气或出气。

2.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于：该双极板的左右两侧及后侧面均设有定位凹槽。

3.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于：该双极板的后侧面还设有两个连接用螺纹孔。

4.一种膜电极检漏装置，其特征在于：包括固定装置和通气检测管路；所述固定装置包括压力装置、上压板、下底板、若干固定安装于所述下底板上的定位柱以及若干权利要求1～3任意一项所述的双极板；所述上压板、下底板用于在压力装置的压力作用下将一块以上膜电极密封夹紧，所述定位柱用于上压板及双极板的定位导向；

所述通气检测管路包括进气管路和出气管路，所述进气管路包括若干个进气支路，所述进气支路分别通过一个气管接头与所述双极板的第一进气孔、第二进气孔一一对应连通；所述出气管路包若干个出气支路，所述出气支路分别通过一个气管接头与所述双极板的第一出气孔、第二出气孔一一对应连通；每条所述进气支路、出气支路上均设有一个阀门开关。

5.根据权利要求4所述的膜电极检漏装置，其特征在于：所述固定装置还包括连接装置，用于若干所述双极板的连接。

6.根据权利要求5所述的膜电极检漏装置，其特征在于：所述连接装置包括若干个连接螺栓和若干连接件，所述连接螺栓用于与所述双极板螺纹连接，并通过所述连接件从上至下依次连接；

所述连接件为柔性连接绳或弹簧或泡棉。

7.根据权利要求4所述的膜电极检漏装置，其特征在于：所述进气管路还包括一个进气总路，若干所述进气支路通过若干三通接头汇合至所述进气总路。

8.根据权利要求4所述的膜电极检漏装置，其特征在于：所述出气管路还包括一个出气总路，若干所述出气支路通过一个汇气设备汇合至所述出气总路；

所述出气总路上设有一个检漏设备；

所述汇气设备为集气装置，其下端接所述出气支路，上端接所述出气总路；所述集气装置中加有水，水面高于所有出气支路管口。

9.根据权利要求4所述的膜电极检漏装置，其特征在于：每条所述出气支路上还分别设有一个检漏设备。

10.根据权利要求4所述的膜电极检漏装置，其特征在于：所述阀门开关为电磁阀。