CN110268244A - 多孔体质量检查装置和多孔体的质量的检查方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种多孔体质量检查装置和多孔体的质量的检查方法，根据本申请的一个方面，提供一种多孔体质量检查装置，包括：多孔体与气体扩散层的接触电阻测量部；加压部，用于对多孔体上的压敏变色基材加压；图像绘制部，用于计算压敏变色基材与多孔体之间的接触面积；传送部，用于传送多孔体和压敏变色基材；以及运算部，用于执行多孔体与气体扩散层之间的界面接触电阻的运算。

Description

多孔体质量检查装置和多孔体的质量的检查方法
技术领域
本申请涉及一种多孔体质量检查装置和多孔体的质量的检查方法。
本申请要求基于2017年2月13日提交的韩国专利申请No.10-2017-0019120的优先权的权益，该申请的公开内容通过引用全文并入本说明书中。
背景技术
通常，燃料电池是通过燃料与氧化物之间的电化学反应产生电能的能量转换装置，并且具有只要连续供应燃料就可以始持续地产生电力的优点。
与其它类型的燃料电池相比，使用能够透过氢离子的聚合物膜作为电解质的聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)具有约100℃的低工作温度，并且具有高能量转换效率、高输出密度和快速响应特性的优点。此外，由于它可以小型化，因此，可以提供为便携式、车辆和家用电源。
聚合物电解质膜燃料电池堆可以包括：膜-电极组件(MEA)，其具有通过在由聚合物材料构成的电解质膜周围涂布阳极和阴极而形成的电极层；气体扩散层(GDL)，用于均匀地分布反应气体并且传递产生的电能；隔板(双极板)，用于将反应气体供应至气体扩散层并且排出产生的水；以及垫圈，用于防止电解质膜与隔板之间的反应气体和冷却水泄漏。
在两侧均设置有反应气体通道和冷却水通道的常规隔板具有以下技术问题：在高功率区，燃料电池中的水传递不平衡和反应表面中的反应气体的高传质阻力(通常为扩散阻力)。
近来，提出了一种应用金属泡沫或金属网等的隔板(下文中也称为“多孔体”)，以通过降低高功率工作区中的扩散阻力来改善燃料电池的性能。装配在与气体扩散层接触的隔板表面上的多孔体用于通过使气体扩散层与隔板彼此部分地间隔开并且在间隔空间中引起对流和扩散作用来降低扩散阻力。
然而，由于多孔体与气体扩散层之间的间隔空间具有难以预测多孔体与气体扩散层之间的界面接触电阻的问题，因此，必须研究一种在将多孔体应用于燃料电池堆之前容易地确定界面接触电阻的方法。
发明内容
技术问题
本申请提供一种多孔体质量检查装置和多孔体的质量的检查方法，其可以在将多孔体应用于燃料电池堆之前，通过确定当将多孔体应用于燃料电池堆时产生的多孔体与气体扩散层之间的界面接触电阻来检查多孔体的质量。
技术方案
为了解决上述问题，根据本发明的一个实施例，提供一种多孔体质量检查装置，包括：多孔体与气体扩散层的接触电阻测量部；加压部，用于对多孔体上的压敏变色基材加压；图像绘制部，用于计算压敏变色基材与多孔体之间的接触面积；以及运算部，用于执行多孔体与气体扩散层之间的界面接触电阻的运算。
根据本发明的另一实施例，提供了一种多孔体的质量的检查方法，包括以下步骤：测量多孔体与气体扩散层之间的接触电阻；对稳定放置在多孔体上的压敏变色基材加压至预定压力；基于经加压的压敏变色基材的变色区域计算压敏变色基材与多孔体之间的接触面积；以及基于接触电阻和接触面积执行多孔体与气体扩散层之间的界面接触电阻的运算。
有益效果
根据本发明的一个实施例的多孔体质量检查装置和多孔体的质量的检查方法具有以下效果。
可以量化燃料电池堆的多孔体对的热损失和电损耗，可以定量地确定多孔体的制造公差和表面压力均匀性，可以减小各个燃料电池堆之间的性能偏差，并且可以通过特定设计积累多孔体的质量检查数据库来降低生产管理成本。
附图说明
图1是本申请的示例性多孔体质量检查装置的示意性侧视图；
图2是示出本申请的示例性多孔体质量检查装置的测量部的图；
图3是本申请的示例性多孔体质量检查装置的局部侧视图；
图4是本申请的示例性多孔体质量检查装置的示意性透视图；
图5是示出通过本申请的压敏变色基材的加压部变色的部分的图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述根据本发明的一个实施例的质量检查装置。
另外，相同或相似的附图标记被赋予相同或相应的组件而与附图标记无关，其中将省略多余的说明，并且为了便于说明，示出的各个构成元件的尺寸和形状可以放大或缩小。
图1是本申请的示例性多孔体质量检查装置的示意性侧视图。
图2是示出本申请的示例性多孔体质量检查装置的测量部的图。
图3是本申请的示例性多孔体质量检查装置的加压部、重量测量部和图像绘制部的侧视图。
图4是本申请的示例性多孔体质量检查装置的示意性透视图。
如图1所示，根据本申请的一个实施例的多孔体质量检查装置100包括传送部140、测量部110、加压部120、重量测量部150、图像绘制部130、运算部(未示出)、产品选择部160和显示部170。在本申请的一个实施例中，多孔体质量检查装置的各部件在由包括配备有开口142的传送带141的传送部140传送的多孔体上连续地进行预定功能，由此可以连续地进行多孔体101的质量检查。下文中，将详细描述根据本申请的一个实施例的质量检查装置的各部。
参照图1，多孔体质量检查装置100包括测量部110。在一个实例中，测量部110可以包括上面设置有气体扩散层113的固定器112和接触电阻测量传感器111，以测量多孔体101与气体扩散层113之间的接触电阻。接触电阻可以通过使设置在固定器112上的气体扩散层113与多孔体101的一侧或两侧接触来测量。具体地，当通过使气体扩散层113与多孔体101的两侧接触来测量接触电阻时，可以通过配备在传送带141中的开口142使设置在固定器112上的气体扩散层113与多孔体101的两侧接触来进行测量，如图2所示。
测量部110可以包括用于测量多孔体101的厚度的计量传感器114。多孔体101的厚度测量可以由计量传感器114通过配备在传送带141中的开口142测量多孔体的厚度来进行，如图2所示。
根据本申请的一个实施例的多孔体质量检查装置包括加压部120，用于对多孔体101上的压敏变色基材121加压。本申请的压敏变色基材121指其颜色根据机械压力变化的基材。对压敏变色基材121的种类没有特别地限制，只要施加压力的部分的颜色变色即可，但是，例如，可以使用碳/碳化纸、压敏涂膜、碳纸，以及其中显色剂层的微胶囊被压力破坏并且由此接触表面的颜色改变的纸或膜。在一个实例中，加压部120可以包括用于将压敏变色基材121稳定放置在多孔体101上的传送辊，以及用于以预定压力对稳定放置在多孔体101上的压敏变色基材121加压的压力辊122。
加压部120用于通过以预定压力对稳定放置在多孔体101上的压敏变色基材121加压来使多孔体101与压敏变色基材121接触。预定压力对应于多孔体101与燃料电池堆中的气体扩散层接触的压力，其表示等于或具有较小的误差而可以认为等于多孔体101通过燃料电池堆中的气体扩散层接收到的压力。当对稳定放置在多孔体101上的压敏变色基材121加压至上述压力时，多孔体101和压敏变色基材121以与多孔体101和燃料电池堆中的气体扩散层接触的情况相似的接触面积接触。因此，如果测量了经加压的压敏变色基材121的变色区域的面积，则可以测量多孔体101与燃料电池堆中的气体扩散层接触的面积。
可以调节加压部120施加至压敏变色基材121的压力。例如，可以通过调节位于传送带141上部的压力辊122的位置来调节该压力。压力辊122越靠近传送带141，通过压力辊122与传送带141之间的多孔体101对压敏变色基材121施加的压力越强。由于即使改变燃料电池堆的规格，本申请的质量检查装置也可以控制由加压部120施加的压力，因此，可以使多孔体101与燃料电池堆中的压敏变色基材121接触的接触面积与多孔体与气体扩散层接触的接触面积相似。
在本申请的多孔体质量检查装置的一个实施例中，所述多孔体质量检查装置可以包括用于测量多孔体101重量的重量测量部150。在一个实例中，重量测量部150可以包括由弹性体151支撑的托盘152，在其中堆叠和容纳由传送带141传送的多孔体101。在一个实例中，重量测量部150可以基于弹性体151的上下运动，通过测量通过装配在图像绘制部130的收集部132的多孔体释放通过区133而传送至托盘152的多孔体101的累积重量来检查多孔体的质量，如图3和图4所示。
本申请的多孔体质量检查装置包括图像绘制部130，用于基于经加压的压敏变色基材的变色区域计算压敏变色基材121与多孔体101之间的接触面积。由于加压部120对稳定放置在多孔体101上的压敏变色基材121加压至与多孔体通过燃料电池堆中的气体扩散层接收到的压力相对应的压力，因此，在图像绘制部130中计算的多孔体101与压敏变色基材121之间的接触面积与多孔体与燃料电池堆中的气体扩散层接触的面积相似。在一个实例中，本申请的图像绘制部130可以包括用于分别从多孔体101收集经加压的压敏变色基材121的收集部132、多孔体释放通过区133和用于扫描压敏变色基材121的变色区域的扫描仪131，如图4所示。在本申请的多孔质量检查装置的一个实施例中，由传送部140传送的多孔体101通过配备在收集部132中的多孔体释放通过区133容纳在重量测量部150的托盘152中，并且经由压敏变色基材传送辊123和传送部140通过加压部120的压敏变色基材121在由收集部132支撑的同时与多孔体101分离并且被收集在图像绘制部130中，如图3所示。
本申请的多孔体质量检查装置包括运算部(未示出)，用于基于通过测量部110测量的接触电阻和通过图像绘制部130计算的接触面积来执行多孔体与气体扩散层113之间的界面接触电阻的运算。在本申请中，术语“界面接触电阻”指通过两个物体的接触产生的接触电阻乘以两个物体的接触面积。运算部通过下面的等式1执行界面接触电阻的运算。
[等式1]
ICR＝RBP|GDL×ACactual
在等式1中，ICR是多孔体与气体扩散层之间的界面接触电阻，RBP|GDL是多孔体与气体扩散层之间的接触电阻，ACactual是基于经加压的压敏变色基材的变色区域计算的压敏变色基材与多孔体之间的接触面积。通过如上所述的处理执行多孔体与气体扩散层112之间的界面接触电阻的运算，可以预测燃料电池堆的多孔体的热损耗和电损耗，由此，可以制造具有优异的可靠性、生产率和电能产生效率的燃料电池堆。
在一个实例中，本申请的多孔体质量检查装置还可以包括的产品选择部160，产品选择部160包括真空吸附部161。产品选择部160可以用于在空间上将不满足预定标准的多孔体与满足预定标准的多孔体分离，例如，可以用于从托盘152中除去容纳在托盘152中的不满足预定标准的多孔体。
在一个实例中，本申请的多孔体质量检查装置还可以包括显示部170，其输出接触电阻、接触面积和界面接触电阻中的一个或多个。显示部170输出关于多孔体的质量的事项，如接触电阻、接触面积和界面接触电阻，从而可以在视觉上确认关于多孔体的质量的信息。
本申请还涉及一种多孔体的质量的检查方法。
本申请的多孔体的质量的检查方法包括以下步骤：测量多孔体与气体扩散层之间的接触电阻；对放置在多孔体上的压敏变色基材加压至预定压力；基于经加压的压敏变色基材的变色区域计算压敏变色基材与多孔体之间的接触面积；以及基于接触电阻和接触面积执行多孔体与气体扩散层之间的界面接触电阻的运算。
下文中，将详细描述所述多孔体的质量的检查方法的各个步骤。
本申请的多孔体的质量的检查方法包括测量多孔体与气体扩散层之间的接触电阻的步骤。多孔体与气体扩散层之间的接触电阻的测量可以通过测量通过使燃料电池中使用的气体扩散层与多孔体接触而产生的接触电阻来进行。在一个实例中，接触电阻的测量可以通过使接触电阻传感器的气体扩散层与多孔体接触来进行，该接触电阻传感器包括其中设置有气体扩散层的固定器。
本申请的多孔体的质量的检查方法包括对稳定放置在多孔体上的压敏变色基材加压至预定压力的步骤。在一个实例中，可以通过压敏变色基材传送辊将压敏变色基材稳定放置在多孔体上，并且可以通过压力辊对稳定放置在多孔体上的压敏变色基材加压。预定压力对应于多孔体与燃料电池堆中的气体扩散层接触的压力，其表示等于或具有较小的误差而可以认为等于多孔体通过燃料电池堆中的气体扩散层接收到的压力。当对稳定放置在多孔体上的压敏变色基材加压至上述压力时，多孔体和压敏变色基材以与多孔体和燃料电池堆中的气体扩散层接触的情况相似的接触面积接触。因此，如果测量了经加压的压敏变色基材的变色区域的面积，则可以测量多孔体接触燃料电池堆中的气体扩散层的面积。
本申请的多孔体的质量的检查方法包括基于经加压的压敏变色基材的变色区域计算压敏变色基材与多孔体之间的接触面积的步骤。在一个实例中，可以采用使用扫描仪扫描经加压的压敏变色基材的变色区域，然后计算变色区域的面积的方法来计算接触面积。
本申请的多孔体的质量的检查方法包括基于接触电阻和接触面积执行多孔体与气体扩散层之间的界面接触电阻的运算。界面接触电阻可以通过下面的等式1进行运算。
[等式1]
ICR＝RBP|GDL×ACactual
在等式1中，ICR是多孔体与气体扩散层之间的界面接触电阻，RBP|GDL是多孔体与气体扩散层之间的接触电阻，ACactual是基于经加压的压敏变色基材的变色区域计算的压敏变色基材与多孔体之间的接触面积。通过执行多孔体与气体扩散层之间的界面接触电阻的运算，可以预测燃料电池堆的多孔体的热损耗和电损耗，由此，可以制造具有优异的可靠性、生产率和电能产生效率的燃料电池堆。
公开如上所述的本发明的优选实施例用于示例性目的，其中，本领域普通技术人员可以在本发明的思想和范围内进行各种修正、修改和添加，并且应当认为这种修正、修改和添加落入所附权利要求书的范围之内。
公开如上所述的本发明的优选实施例用于示例性目的，其中，本领域普通技术人员可以在本发明的思想和范围内进行各种修正、修改和添加，并且应当认为这种修正、修改和添加落入所附权利要求书的范围内。
工业实用性
根据与本发明有关的多孔体质量检查装置和多孔体的质量的检查方法，可以量化燃料电池堆的多孔体的热损耗和电损耗，并且可以定量地确定制造公差和多孔体的表面压力均匀性。

Claims (15)

1.一种多孔体质量检查装置，包括：
测量部，用于测量多孔体与气体扩散层之间的接触电阻；
加压部，用于对所述多孔体上的压敏变色基材加压；
图像绘制部，用于基于经加压的所述压敏变色基材的变色区域计算所述压敏变色基材与所述多孔体之间的接触面积；
传送部，用于传送所述多孔体和所述压敏变色基材；以及
运算部，用于基于所述接触电阻和所述接触面积执行所述多孔体与所述气体扩散层之间的界面接触电阻的运算。
2.根据权利要求1所述的多孔体质量检查装置，其中，所述运算部通过下面的等式1执行界面接触电阻的运算：
[等式1]
ICR＝RBP|GDL×ACactual
其中，ICR是所述多孔体与所述气体扩散层之间的界面接触电阻，RBP|GDL是所述多孔体与所述气体扩散层之间的接触电阻，ACactual是基于经加压的所述压敏变色基材的所述变色区域所计算的所述压敏变色基材与所述多孔体之间的接触面积。
3.根据权利要求1所述的多孔体质量检查装置，其中，所述测量部包括上面设置有气体扩散层的固定器和接触电阻测量传感器。
4.根据权利要求1所述的多孔体质量检查装置，其中，所述加压部包括压敏变色基材传送辊和压力辊。
5.根据权利要求4所述的多孔体质量检查装置，其中，所述加压部通过所述压力辊对通过所述传送辊稳定放置在所述多孔体上的所述压敏变色基材加压至预定压力。
6.根据权利要求5所述的多孔体质量检查装置，其中，所述预定压力对应于与燃料电池堆中的所述气体扩散层接触的所述多孔体的压力。
7.根据权利要求1所述的多孔体质量检查装置，其中，所述图像绘制部包括用于分别从所述多孔体收集经加压的所述压敏变色基材的收集部和用于扫描所收集的所述压敏变色基材的所述变色区域的扫描仪。
8.根据权利要求1所述的多孔体质量检查装置，其中，所述测量部包括用于测量所述多孔体的厚度的计量传感器。
9.根据权利要求1所述的多孔体质量检查装置，还包括用于测量所述多孔体重量的重量测量部。
10.根据权利要求9所述的多孔体质量检查装置，其中，所述重量测量部包括由弹性体支撑的托盘，在所述托盘中堆叠和容纳所述多孔体。
11.根据权利要求1所述的多孔体质量检查装置，还包括产品选择部，所述产品选择部包括真空吸附部。
12.根据权利要求1所述的多孔体质量检查装置，包括显示部，用于输出所述接触电阻、所述接触面积和所述界面接触电阻中的一个或多个。
13.一种多孔体的质量的检查方法，包括以下步骤：
测量多孔体与气体扩散层之间的接触电阻；
对稳定放置在所述多孔体上的压敏变色基材加压至预定压力；
基于经加压的所述压敏变色基材的变色区域计算所述压敏变色基材与所述多孔体之间的接触面积；和
基于所述接触电阻和所述接触面积执行所述多孔体与所述气体扩散层之间的界面接触电阻的运算。
14.根据权利要求13所述的多孔体的质量的检查方法，其中，通过下面的等式1执行所述界面接触电阻的所述运算来执行所述界面接触电阻的运算的步骤：
[等式1]
ICR＝RBP|GDL×ACactual
其中，ICR是所述多孔体与所述气体扩散层之间的界面接触电阻，RBP|GDL是所述多孔体与所述气体扩散层之间的接触电阻，ACactual是基于经加压的所述压敏变色基材的所述变色区域所计算的所述压敏变色基材与所述多孔体之间的接触面积。
15.根据权利要求13所述的多孔体的质量的检查方法，其中，所述预定压力对应于与燃料电池堆中的所述气体扩散层接触的所述多孔体的压力。
CN201880010485.9A 2017-02-13 2018-02-12 多孔体质量检查装置和多孔体的质量的检查方法 Pending CN110268244A (zh)

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