CN109167088A - 燃料电池电堆中双极板的检漏方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种燃料电池电堆中双极板的检漏方法，属于燃料电池漏气检测方法领域。燃料电池电堆中双极板的检漏方法，包括：向双极板的水腔中通入燃料，在双极板的氧化剂腔有氧化剂的情况下，检测双极板所在的单节电池的电压以判断燃料腔与水腔的泄露情况。该检漏方法能有效地检测出双极板中的漏气情况。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池漏气检测方法领域，具体而言，涉及一种燃料电池电堆中双极板的检漏方法。
背景技术
质子交换膜燃料电池是一种通过电催化反应将燃料与氧化剂中的化学能直接高效地转化为电能的发电装置。该种电池是由双极板、 MEA、集流板、端板等组件构成，其中用来输送燃料和氧化剂的组件就是双极板，双极板分为三腔，即水腔、氧化剂腔、燃料腔。如果氧化剂腔、燃料腔向水腔泄漏，就会降低燃料和氧化剂利用率，影响电池安全性。另外，如果反向泄漏，则可能导致燃料电池电堆发生水淹，对燃料电池电堆造成损坏。
发明内容
本发明提供了一种燃料电池电堆中双极板的检漏方法，该检漏方法能有效地检测出双极板中的漏气情况。
本发明是这样实现的：
一种燃料电池电堆中双极板的检漏方法，包括：
向双极板的水腔中通入燃料，在双极板的氧化剂腔有氧化剂的情况下，检测双极板所在的单节电池的电压以判断燃料腔与水腔的泄露情况。
进一步地，在发明的一种实施例中：
还包括向双极板的水腔中通入燃料，在燃料腔有氧化剂的情况下，检测双极板所在的单节电池的电压以判断氧化剂腔与水腔的泄露情况。
进一步地，在发明的一种实施例中：
燃料包括含氢气体。
进一步地，在发明的一种实施例中：
向水腔中通入燃料，保持水腔中的燃料压力在40～100Kpa。
进一步地，在发明的一种实施例中：
在向水腔中通入燃料前，燃料电池电堆的单节电池的电压为0。
进一步地，在发明的一种实施例中：
氧化剂为含氧气体。
进一步地，在发明的一种实施例中：
含氧气体包括氧气和空气。
进一步地，在发明的一种实施例中：
在双极板的氧化剂腔有氧化剂的情况下，保持氧化剂腔的入口的氧化剂压力为2～5KPa，氧化剂腔的出口与大气连通，且燃料腔的进口与出口均与大气隔绝。
进一步地，在发明的一种实施例中：
在燃料腔有氧化剂的情况下，保持燃料腔的入口的氧化剂压力为2～5KPa，燃料腔的出口与大气连通，且氧化剂腔的进口与出口均与大气隔绝。
进一步地，在发明的一种实施例中：
燃料电池电堆中双极板的检漏是利用测试台进行的，测试台包括用于提供燃料的燃料管路和用于提供氧化剂的氧化剂管路。
本发明的有益效果是：
本申请的燃料电池电堆中双极板的检漏方法中，向双极板的水腔中通入燃料，如果燃料腔与水腔间有泄露时，则燃料就会漏到燃料腔，在氧化剂腔有氧化剂的情况下，漏气的单节电池就会产生电压，检测单节电池的电压为正电压时，则代表该节单节电池的燃料腔与水腔漏气。检漏过程方便、快捷，能有效地检测出双极板的漏气情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施例1提供的燃料电池电堆中双极板的检漏方法中氧化剂腔与水腔串漏的各节单节电池的电压位置检测示意图；
图2是本发明实施例1提供的燃料电池电堆中双极板的检漏方法中燃料腔与水腔串漏的各节单节电池的电压位置检测示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的燃料电池电堆中双极板的检漏方法进行具体说明。
一种燃料电池电堆中双极板的检漏方法，包括：
向双极板的水腔中通入燃料，在双极板的氧化剂腔有氧化剂的情况下，检测双极板所在的单节电池的电压以判断燃料腔与水腔的泄露情况。
如果燃料腔与水腔间有泄露时，当向水腔通燃料时，燃料就会漏到燃料腔，在氧化剂腔有氧化剂的情况下，漏气的单节电池就会产生电压，利用单节电压检测仪检测时，漏气的这节单节电池就会显示正电压。也即是如果检测单节电池的电压为正电压时，则代表该节单节电池的燃料腔与水腔漏气。
其中，燃料包括含氢气体。在本实施方式中，向水腔中通入燃料时，保持水腔中的燃料压力在40～100Kpa。且在向水腔中通入燃料前，燃料电池电堆的单节电池的电压为0。
另外，氧化剂为含氧气体。含氧气体包括氧气和空气。在双极板的氧化剂腔有氧化剂的情况下，保持氧化剂腔的入口的氧化剂压力为 2～5KPa，氧化剂腔的出口与大气连通，且燃料腔的进口与出口均与大气隔绝。
进一步地，燃料电池电堆中双极板的检漏方法还包括对氧化剂腔与水腔的漏气情况进行检测。具体地，向双极板的水腔中通入燃料，在燃料腔有氧化剂的情况下，检测双极板所在的单节电池的电压以判断氧化剂腔与水腔的泄露情况。
如果氧化剂腔与水腔之间有泄露，当向水腔通燃料时，燃料就会泄露到氧化剂腔，在燃料腔由氧化剂的情况下，漏气的单节电池就会产生电压，利用单节电压检测仪检测时，漏气的这节单节电池就会显示负电压。也即是如果检测单节电池的电压为负电压时，则代表该节单节电池的氧化剂腔与水腔漏气。
在本实施方式中，向水腔中通入燃料时，保持水腔中的燃料压力在40～100Kpa。且在向水腔中通入燃料前，燃料电池电堆的单节电池的电压为0。
另外，在燃料腔有氧化剂的情况下，保持燃料腔的入口的氧化剂压力为2～5KPa，燃料腔的出口与大气连通，且氧化剂腔的进口与出口均与大气隔绝。
进一步地，本实施方式中的燃料电池电堆中双极板的检漏是利用测试台进行的，测试台包括用于提供燃料的燃料管路和用于提供氧化剂的氧化剂管路。通过燃料管路和氧化剂管路可向双极板通入燃料和氧化剂。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
S1.将110节的燃料电池电堆与测试台连接，燃料电池电堆的水腔与测试台的燃料管路连接，燃料电池电堆的氧化剂腔与测试台的氧化剂管路相连，将燃料电池电堆的单节电压检测仪插头与测试台的单节电压检测仪相连。
S2.在燃料电池电堆各节电压值为0V的时候，将水腔通100kPa 的高纯氢气，先让水腔的高纯氢气常排2～5秒钟，排出水腔残留的空气，然后保持水腔入口的燃料压力在100kPa不变，水腔出口关闭。将燃料电池电堆的氧化剂腔通空气并在入口保持5kPa的压力，出口与大气连通，燃料电池电堆的燃料腔进口和出口与大气隔绝，单节电压检测仪记录燃料电池电堆各节电压情况。
S3.保持S2中燃料和氧化剂的压力值2min，观察单节电压检测仪测试各节电压的情况，如图1的情况所示，当18、46、47节电压有明显上升的时候，证明这几节的双极板燃料腔向水腔泄漏。
S4.将测试台的燃料、氧化剂压力降为0kPa，将测试台氧化剂管路从燃料电池电堆的氧化剂腔拆下，与燃料腔相连，其他保持不变。
S5.在燃料电池电堆各节电压值为0V的时候，将水腔通100kPa 的高纯氢气，先让水腔的高纯氢气常排5秒钟，排出水腔残留的空气，然后保持水腔的燃料入口压力在100kPa不变，水腔出口关闭，将燃料电池电堆的燃料腔通空气并在入口保持5kPa的压力，出口与大气连通，燃料电池电堆的氧化剂腔进出口与大气隔绝，单节电压检测仪记录燃料电池电堆各节电压情况。
S6.保持S5中的压力值5min，观察单节电压检测仪测试各节电压的情况，如附图2的情况所示，第30、38、53、101节电压有明显下升的时候，证明这几节的氧化剂腔侧双极板氧化剂腔向水腔泄漏。
因此，该燃料电池电堆的维修方案为：更换第18、46、47节燃料腔侧的双极板；第30、38、53、101节氧化剂腔侧双极板。
实施例2
S1.将110节的燃料电池电堆与测试台连接，燃料电池电堆的水腔与测试台的燃料管路连接，燃料电池电堆的氧化剂腔与测试台的氧化剂管路相连，将燃料电池电堆的单节电压检测仪插头与测试台的单节电压检测仪相连。
S2.在燃料电池电堆各节电压值为0V的时候，将水腔通40kPa的高纯氢气，先让水腔的高纯氢气常排2秒钟，排出水腔残留的空气，然后保持水腔入口的燃料压力在40kPa不变，水腔出口关闭。将燃料电池电堆的氧化剂腔通空气并在入口保持2kPa的压力，出口与大气连通，燃料电池电堆的燃料腔进口和出口与大气隔绝，单节电压检测仪记录燃料电池电堆各节电压情况。
S3.保持S2中燃料和氧化剂的压力值5min，观察单节电压检测仪测试各节电压的情况，有明显上升的时候，证明这几节的双极板燃料腔向水腔泄漏。
S4.将测试台的燃料、氧化剂压力降为0kPa，将测试台氧化剂管路从燃料电池电堆的氧化剂腔拆下，与燃料腔相连，其他保持不变。
S5.在燃料电池电堆各节电压值为0V的时候，将水腔通40kPa的高纯氢气，先让水腔的高纯氢气常排2秒钟，排出水腔残留的空气，然后保持水腔的燃料入口压力在40kPa不变，水腔出口关闭，将燃料电池电堆的燃料腔通空气并在入口保持2kPa的压力，出口与大气连通，燃料电池电堆的氧化剂腔进出口与大气隔绝，单节电压检测仪记录燃料电池电堆各节电压情况。
S6.保持S5中的压力值2min，观察单节电压检测仪测试各节电压的情况，电压有明显下升的时候，证明这几节的氧化剂腔侧双极板氧化剂腔向水腔泄漏。
实施例3
S1.将100节的燃料电池电堆与测试台连接，燃料电池电堆的水腔与测试台的燃料管路连接，燃料电池电堆的氧化剂腔与测试台的氧化剂管路相连，将燃料电池电堆的单节电压检测仪插头与测试台的单节电压检测仪相连。
S2.在燃料电池电堆各节电压值为0V的时候，将水腔通70kPa的高纯氢气，先让水腔的高纯氢气常排2秒钟，排出水腔残留的氧气，然后保持水腔入口的燃料压力在60kPa不变，水腔出口关闭。将燃料电池电堆的氧化剂腔通氧气并在入口保持4kPa的压力，出口与大气连通，燃料电池电堆的燃料腔进口和出口与大气隔绝，单节电压检测仪记录燃料电池电堆各节电压情况。
S3.保持S2中燃料和氧化剂的压力值4min，观察单节电压检测仪测试各节电压的情况，有明显上升的时候，证明这几节的双极板燃料腔向水腔泄漏。
S4.将测试台的燃料、氧化剂压力降为0kPa，将测试台氧化剂管路从燃料电池电堆的氧化剂腔拆下，与燃料腔相连，其他保持不变。
S5.在燃料电池电堆各节电压值为0V的时候，将水腔通60kPa的高纯氢气，先让水腔的高纯氢气常排2秒钟，排出水腔残留的氧气，然后保持水腔的燃料入口压力在70kPa不变，水腔出口关闭，将燃料电池电堆的燃料腔通氧气并在入口保持4kPa的压力，出口与大气连通，燃料电池电堆的氧化剂腔进出口与大气隔绝，单节电压检测仪记录燃料电池电堆各节电压情况。
S6.保持S5中的压力值3min，观察单节电压检测仪测试各节电压的情况，电压有明显下升的时候，证明这几节的氧化剂腔侧双极板氧化剂腔向水腔泄漏。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种燃料电池电堆中双极板的检漏方法，其特征在于，包括：
向所述双极板的水腔中通入燃料，在所述双极板的氧化剂腔有氧化剂的情况下，检测所述双极板所在的单节电池的电压以判断燃料腔与所述水腔的泄露情况。
2.根据权利要求1所述燃料电池电堆中双极板的检漏方法，其特征在于，还包括：
向所述双极板的水腔中通入燃料，在所述燃料腔有氧化剂的情况下，检测所述双极板所在的单节电池的电压以判断所述氧化剂腔与所述水腔的泄露情况。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池电堆中双极板的检漏方法，其特征在于，所述燃料包括含氢气体。
4.根据权利要求3所述的燃料电池电堆中双极板的检漏方法，其特征在于，向所述水腔中通入所述燃料，保持所述水腔中的燃料压力在40～100Kpa。
5.根据权利要求4所述的燃料电池电堆中双极板的检漏方法，其特征在于，在向所述水腔中通入所述燃料前，所述燃料电池电堆的单节电池的电压为0。
6.根据权利要求1或2所述的燃料电池电堆中双极板的检漏方法，其特征在于，所述氧化剂为含氧气体。
7.根据权利要求6所述的燃料电池电堆中双极板的检漏方法，其特征在于，所述含氧气体包括氧气和空气。
8.根据权利要求6所述的燃料电池电堆中双极板的检漏方法，其特征在于，在所述双极板的所述氧化剂腔有所述氧化剂的情况下，保持所述氧化剂腔的入口的氧化剂压力为2～5KPa，所述氧化剂腔的出口与大气连通，且所述燃料腔的进口与出口均与大气隔绝。
9.根据权利要求6所述的燃料电池电堆中双极板的检漏方法，其特征在于，在所述燃料腔有所述氧化剂的情况下，保持所述燃料腔的入口的氧化剂压力为2～5KPa，所述燃料腔的出口与大气连通，且所述氧化剂腔的进口与出口均与大气隔绝。
10.根据权利要求1所述的燃料电池电堆中双极板的检漏方法，其特征在于，燃料电池电堆中双极板的检漏是利用测试台进行的，所述测试台包括用于提供所述燃料的燃料管路和用于提供所述氧化剂的氧化剂管路。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190108 |