CN109932142A - 一种燃料电池双极板及mea检漏装置、双极板阻力降测量装置 - Google Patents

一种燃料电池双极板及mea检漏装置、双极板阻力降测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池双极板及MEA检漏装置、双极板阻力降测量装置,其包括:检漏模具,其具有上模具以及下模具,所述上模具形成有内部具有空腔结构的上凸台,所述下模具形成有内部具有空腔结构的下凸台,所述下凸台的两个相对侧的侧壁上分别形成有一个以供检测气源进/出的气孔且上凸台与下凸台相接触的内表面上均黏附有具有镂空结构的密封垫片;底座;行程限定组件,其具有移动元件以及导向元件;其中各所述导向元件分别自所述底座穿出、穿过所述下模具后固定于所述上模具上;以及位于向检测模具输送检测气源的管路上的压力检测元件;本发明能够实现批量检测的同时还能够检测双极板及MEA的渗气性及石墨双极板的流道阻力降。

Description

一种燃料电池双极板及MEA检漏装置、双极板阻力降测量装置
技术领域
本发明属于燃料电池测量技术领域,具体的说是涉及一种燃料电池双极板及MEA检漏装置、双极板阻力降测量装置。
背景技术
燃料电池堆是通过膜电极将氢气的化学能直接转化成电能的装置,具有效率高、噪音小、无有害气体排放等优点,其未来发展前景广阔。电池堆中主要部件包括石墨双极板和膜电极MEA,石墨双极板起到支撑MEA作用,并提供氢气及氧气进入电池堆中MEA两侧的流道,同时也能够提供冷却循环液在电池堆中流通的流道。目前现有石墨双极板主要由CNC机加工和模具冲压两种方式加工完成。加工后的石墨双极板及MEA的渗气性能决定了燃料电池堆的性能及寿命。对于高温燃料电池,其一般工作温度在160℃左右,如电池堆中双极板及MEA有渗气情况发生,在高温状态下长时间工作后,渗气情况会逐渐恶化从而严重影响电池堆的性能,因此对高温燃了电池堆中石墨双极板及MEA渗气性能的检测就更加重要。
现有的一般通过CNC机加工及模具冲压得到的石墨双极板产品,阴阳极流道及冷却循环液流道的阻力降大小是影响电池堆物料分布的主要因素,石墨双极板流道物料分布直接影响电池堆性能及寿命。因此对加工完成的石墨双极板进行阻力降检测就显得尤为重要。但是传统的双极板及MEA检漏装置多通过紧固螺栓和检漏模具放在一起手工操作,浪费时间且不能实现批量检测,且效率低。
发明内容
鉴于已有技术存在的缺陷,本发明的目的是要提供一种燃料电池双极板及MEA检漏装置,其能够实现批量检测的同时还能够检测双极板及MEA的渗气性及石墨双极板的流道阻力降。
为了实现上述目的,本发明的技术方案:
一种燃料电池双极板及MEA检漏装置,其特征在于,包括:
检漏模具,所述检漏模具具有上模具以及能够上下移动、与所述上模具相互配合承载并密封待测燃料电池双极板及MEA的下模具,其中,所述上模具形成有内部具有空腔结构的上凸台,所述下模具形成有内部具有空腔结构的下凸台,所述下凸台的两个相对侧的侧壁上分别形成有一个以供检测气源进/出的气孔且上凸台与下凸台相接触的内表面上均黏附有具有镂空结构的密封垫片;
底座;
行程限定组件,所述行程限定组件具有能够带动下模具上下移动的移动元件以及偶数个均匀分布于所述底座边缘的导向元件;其中各所述导向元件分别自所述底座穿出、穿过所述下模具后固定于所述上模具上;
以及位于向检测模具输送气源的管路上的压力检测元件。
基于上述方案,进一步优选的,
所述移动元件具有压力显示元件。
基于上述方案,进一步优选的,
所述移动元件通过法兰结构与所述下模具固定连接。
基于上述方案,进一步优选的,
所述下凸台上形成有自下凸台任意一不具有气孔的侧壁开始分别沿两个具有气孔的侧壁向另一不具有气孔的侧壁延伸的半封闭边缘。
基于上述方案,进一步优选的,
所述下凸台形成有具有一定流道结构的空腔结构。
基于上述方案,进一步优选的,
所述流道结构包括蛇形流道结构。
本发明的另一目的是要提供一种双极板阻力降测量装置,其特征在于,包括上述任意方案所述的燃料电池双极板及MEA检漏装置,且上模具上形成有若干通气孔,其中所述通气孔至少包括位于上模具中心位置、作为检测气源进口的第一通气孔以及多个沿上模具中心线对称排布、作为吹扫气源进/出口的第二通气孔。
基于上述方案,进一步优选的,
所述第一通气孔以及第二通气孔均为螺纹孔,并通过卡套接头与各自所对应的气源连接。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
本发明结构简单、操作简单方便且不需要配置电控装置即能实现提升检测装置的稳定性同时能够叠层批量放置双极板及MEA,实现批量检测;另还能够同时检测双极板及MEA的渗气性及石墨双极板的流道阻力降,进而具有大大提升了检测效率,延长装置使用寿命,有利于大规模产业化的对双极板及MEA进行检测。
附图说明
图1为本发明所述装置对应的左视示意图;
图2为本发明所述装置对应的俯视示意图
图3为本发明所述装置对应的主视示意图
图4为本发明所述装置带有半封闭边缘对应的结构示意图;
图5为本发明所述装置对应的导向元件位置对应的结构示意图;
图6为本发明所述装置对应的放料状态结构示意图;
图7为发明所述下模具中具有蛇形流道对应的结构示意图;
图8为发明所述上模具与对应的密封垫的结构示意图;
图9为本发明所述下模具与对应的密封垫的结构示意图。
图中:1、上模具,2、下模具,3、底座,4、导向光轴,5、矩形法兰,6、,手动油压千斤顶,7、气孔,8、导向光轴在上模具的位置,9、双极板及MEA检漏可燃气体进气孔,10、双极板阴极/阳极流道阻力降检测进气孔,11、双极板中腔流道阻力降检测进气孔,12、双极板阳极/阴极流道阻力降检测进气孔,13、双极板阳极/阴极流道阻力降检测排气孔,14、双极板中腔流道阻力降检测排气孔,15、双极板阴极/阳极流道阻力降检测排气孔,16、半封闭边缘,17、导向光轴在下模具的位置,18、惰性气体吹扫排气孔,19、蛇形流道结构,20、上模具的氟胶密封垫,21、下模具的氟胶密封垫。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1-图6,本发明提供了一种燃料电池双极板及MEA检漏装置,其特征在于,包括:
检漏模具,所述检漏模具具有上模具1以及能够上下移动、与所述上模具相互配合承载并密封待测燃料电池双极板及MEA的下模具2,其中,所述上模具形成有内部具有空腔结构的上凸台,所述下模具形成有内部具有空腔结构的下凸台,所述下凸台的两个相对侧的侧壁上分别形成有一个以供惰性气源进/出的气孔7且上凸台与下凸台相接触的内表面上均黏附有具有镂空结构的氟胶密封垫片20、21(如图8-图9);
底座3;
行程限定组件,所述行程限定组件具有能够带动下模具上下移动的移动元件以及偶数个均匀分布于所述底座边缘的导向元件;其中各所述导向元件分别自所述底座穿出、穿过所述下模具后固定于所述上模具上;
以及位于向检测模具输送检测气源的管路上的压力检测元件。
基于上述方案,进一步优选例1,
所述移动元件具有压力显示元件,所述压力显示元件包括压力表以显示推杆上承受的压力值,工作状态下,所要检测的石墨双极板压力在2t左右。
基于上述优选例1,进一步优选例2,
所述移动元件为手动油压千斤顶5,手动油压千斤顶设于下模具底部的中间位置,下模具随千斤顶顶杆上下移动;且其通过法兰结构与所述下模具固定连接;优选的所述法兰结构为矩形法兰6,其位于手动油压千斤顶的推杆表面并通过矩形法兰与下模具螺栓紧固连接以此实现下模具的升降作用,进而实现快速放件、检测及取件的检漏过程。更进一步的优选,所述手动油压千斤顶,其量程在0-20t范围内,推杆的最大升起高度为20mm,其行程20mm配合上、下模具的最大行程,在上下模具最大行程内可以放置多片燃料电池双极板及MEA,层叠放置于黏附与上下模具的氟胶密封垫片之间;千斤顶自带压力表以监测加载在双极板及MEA上的压力。
基于上述优选例2,进一步优选例3,
所述下凸台上形成有自下凸台任意一不具有气孔的侧壁开始分别沿两个具有气孔的侧壁向另一不具有气孔的侧壁延伸的半封闭边缘16,即所述半封闭边缘其中一边是敞开的结构,另一边是闭合的结构再结合下模具内腔的流道结构使得惰性气体将整个下模具腔内的可燃气体被吹扫出来。
基于上述优选例3,进一步优选例4,
如图7,所述下凸台形成有具有一定流道结构的空腔结构,所述流道结构包括蛇形流道结构19。
基于上述优选例4,进一步优选例5,
为了使检漏装置上、下模具在工作状态下保证平行度从而使密封垫达到密封效果,在上、下模具及装置底座四个角处分别开孔,其位置(参见标号8与17)以由四根导向元件,如导向光轴4依次穿过,从而使整个装置能够保证水平方向的一致性,保证密封垫的密封性能;优选的导向光轴同样可以使下模具在油压手动千斤定推杆作用下实习缓慢升降的目的。
基于上述优选例5,进一步优选例6,
所述气孔7为在下模具相对两侧侧壁各开有一个直径8mm的开孔并加工成螺纹形式,同时使得下模具两端分别通过卡套接头与前述螺纹开孔紧固连接,卡套接头另一端快速插接管路用于吹扫气体的通气与排气,所述吹扫气体为惰性气体。
本发明的另一目的是要提供一种双极板阻力降测量装置,其特征在于,包括上述任意方案所述的燃料电池双极板及MEA检漏装置,且上模具上形成有若干通气孔,其中所述通气孔至少包括位于上模具中心位置、作为检测气源进口的第一通气孔以及多个沿上模具中心线对称排布、作为吹扫气源进/出口的第二通气孔。
基于上述方案,进一步优选例7,
所述第一通气孔以及第二通气孔均为螺纹通孔,并通过卡套接头与各自所对应的气源连接。
基于上述优选例7,进一步优选例8,
各所述螺纹通孔为7个直径是8mm的螺纹通孔,其分别排布在上模具左右两端以及中央,其中第一通气孔位于上模具中央,6个第二通气孔位于上模具左右两端成对称设置;所述第一通气孔通可然气体用于实现装置对双极板及MEA密封性能的检测,左右两端的第二通气孔分别连接卡套接头,其中一端的三个为进气口、另一端三个为出气口;当任选其中一端的中间第二通气孔的通惰性气体时,另一端三个出气口中的中间气孔出气,用于检测双极板中腔的阻力降;当剩余两个第二通气孔作为进气口分别进气时,与之成对角线连接的第二通气孔作为出气口分别排气,以分别用于检测阴、阳极的阻力降。如图1-图2,其分别为双极板及MEA检漏可燃气体进气孔9、双极板阴极/阳极流道阻力降检测进气孔10、双极板中腔流道阻力降检测进气孔11、双极板阳极/阴极流道阻力降检测进气孔12、双极板阳极/阴极流道阻力降检测排气孔13、双极板中腔流道阻力降检测排气孔14、双极板阴极/阳极流道阻力降检测排气孔15、以及惰性气体吹扫排气孔18。
综上所述,本发明结构简单、易操作,对燃料电池双极板及MEA的固定及密封比较简单,能够快速检测双极板及MEA是否有气体渗透同时能够检测双极板阴、阳极和中腔的阻力降;而且检漏装置牢固耐用,全部为机械结构操作,具有稳定性强且有较长的使用寿命等优点。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种燃料电池双极板及MEA检漏装置,其特征在于,包括:
检漏模具,所述检漏模具具有上模具以及能够上下移动、与所述上模具相互配合承载并密封待测燃料电池双极板及MEA的下模具,其中,所述上模具形成有内部具有空腔结构的上凸台,所述下模具形成有内部具有空腔结构的下凸台,所述下凸台的两个相对侧的侧壁上分别形成有一个以供检测气源进/出的气孔且上凸台与下凸台相接触的内表面上均黏附有具有镂空结构的密封垫片;
底座;
行程限定组件,所述行程限定组件具有能够带动下模具上下移动的移动元件以及偶数个均匀分布于所述底座边缘的导向元件;其中各所述导向元件分别自所述底座穿出、穿过所述下模具后固定于所述上模具上;
以及位于向检测模具输送气源的管路上的压力检测元件。
2.根据权利要求1所述的燃料电池双极板及MEA检漏装置,其特征在于:
所述下凸台上形成有自下凸台任意一不具有气孔的侧壁开始分别沿两个具有气孔的侧壁向另一不具有气孔的侧壁延伸的半封闭边缘。
3.根据权利要求1所述的燃料电池双极板及MEA检漏装置,其特征在于:
所述下凸台形成有具有一定流道结构的空腔结构。
4.根据权利要求3所述的燃料电池双极板及MEA检漏装置,其特征在于:
所述流道结构包括蛇形流道结构。
5.根据权利要求1所述的燃料电池双极板及MEA检漏装置,其特征在于:
所述移动元件具有压力显示元件。
6.根据权利要求1所述的燃料电池双极板及MEA检漏装置,其特征在于:
所述移动元件通过法兰结构与所述下模具固定连接。
7.一种双极板阻力降测量装置,其特征在于,包括权利要求1-6任意一项所述的燃料电池双极板及MEA检漏装置,且上模具上形成有若干通气孔,其中所述通气孔至少包括位于上模具中心位置、作为检测气源进口的第一通气孔以及多个沿上模具中心线对称排布、作为吹扫气源进/出口的第二通气孔。
8.根据权利要求7所述的双极板阻力降测量装置,其特征在于:
所述第一通气孔以及第二通气孔为螺纹孔,并通过卡套接头与各自所对应的气源连接。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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