CN110429298B - 一种质子交换膜燃料电池的检测装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种质子交换膜燃料电池的检测装置及其检测方法，该装置通过在第一集流板与首节单电池的双极板之间、第二集流板与末节单电池的双极板之间、或在第一集流板与在第一集流板背离电堆的一侧表面设置辅助双极板之间设置压阻导电层，并在前述第一集流板与首节单电池的双极板，或第二集流板与末节单电池的双极板上，或第一集流板与辅助双极板上设置接触端子，进而与组装力检测电路连接，可获取检测电阻的阻值，并根据检测电阻的阻值确定质子交换膜燃料电池的组装力，从而可精准控制质子交换膜燃料电池组装过程中的组装力，使得质子交换膜燃料电池中气体扩散层与双极板的接触压力一直处于合适范围。

Description

一种质子交换膜燃料电池的检测装置及其方法

技术领域

本发明涉及质子交换膜燃料电池技术领域，尤其涉及一种质子交换膜燃料电池的装置及其方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)是一种通过电化学反应将燃料的化学能直接转化为电能的装置，其主要由双极板和膜电极构成。其中，PEMFC需要通过施加外力进行组装，并且施加的外力对双极板与膜电极上的气体扩散层(Gas Diffusion Layer，GDL)之间的接触压力有直接影响，而双极板与GDL之间的接触压力的大小又直接影响电堆性能。电堆性能的好坏直接影响PEMFC的使用寿命。

现有技术中，在组装PEMFC时，将PEMFC的各个零部件依次摆好，并通过螺杆或者其他紧固装置紧固，但其存在的问题是，该方法准确度低，对施加的外力无法精确控制。

发明内容

本发明提供一种质子交换膜燃料电池的检测装置及其方法，以实现在质子交换膜燃料电池的组装过程中对组装力的精准控制。

为实现上述目的，本发明一方面实施例提出了一种质子交换膜燃料电池的检测装置，包括：质子交换膜燃料电池和组装力检测电路；所述质子交换膜燃料电池包括：沿第一方向依次层叠的第一集流板、电堆和第二集流板；所述电堆包括沿第一方向层叠的多个单电池；所述质子交换膜燃料电池还包括压阻导电层；其中，所述压阻导电层满足以下情况中的任意一种：所述压阻导电层位于所述电堆中首节单电池的双极板与所述第一集流板之间；所述第一集流板上设置有第一接触端子；所述首节单电池的双极板上设置有第二接触端子；所述压阻导电层位于所述电堆中末节单电池的双极板与所述第二集流板之间；所述第二集流板上设置有第一接触端子；所述末节单电池的双极板上设置有第二接触端子；所述压阻导电层位于所述第一集流板背离所述电堆的一侧表面，且所述压阻导电层背离所述电堆的一侧表面设置有辅助双极板；所述第一集流板上设置有第一接触端子；所述辅助双极板上设置有第二接触端子；所述组装力检测电路分别与所述第一接触端子以及所述第二接触端子连接，用于获取检测电阻，并根据所述检测电阻确定质子交换膜燃料电池的组装力。

为实现上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种质子交换膜燃料电池的检测方法，采用所述的质子交换膜燃料电池的检测装置，包括：获取第一接触端子以及第二接触端子之间的检测电阻，并根据所述检测电阻确定质子交换膜燃料电池的组装力；判断所述质子交换膜燃料电池的组装力是否在预设组装力范围内。

与现有技术上相比，本发明通过在组装电堆时，在第一集流板与首节单电池的双极板之间、第二集流板与末节单电池的双极板之间、或在第一集流板与在第一集流板背离电堆的一侧表面设置辅助双极板之间设置压阻导电层，并通过组装力检测电路检测质子交换膜燃料电池组装过程中第一集流板与首节单电池的双极板之间、第二集流板与末节单电池的双极板之间、或在第一集流板与在第一集流板背离电堆的一侧表面设置辅助双极板之间的检测电阻，进而根据检测电阻确定质子交换膜燃料电池的组装力，从而可精准控制质子交换膜燃料电池组装过程中的组装力，使得质子交换膜燃料电池中气体扩散层与双极板的接触压力一直处于合适范围。避免了单电池中气体扩散层与双极板的接触压力过小导致双极板与气体扩散层之间接触不良，进而导致接触电阻过大，并同时存在燃料气体泄漏的危险的情况发生；还避免了单电池中气体扩散层与双极板的接触压力过大时，气体扩散层过度变形导致气体传输通道减小，传质阻力增大，同时损坏燃料电池部件，缩短电堆寿命的情况发生。

附图说明

图1为现有技术中质子交换膜燃料电池的结构示意图；

图2是本发明一个实施例的质子交换膜燃料电池的结构示意图；

图3是本发明另一个实施例的质子交换膜燃料电池的结构示意图；

图4是本发明又一个实施例的质子交换膜燃料电池的结构示意图；

图5是本发明一个实施例的质子交换膜燃料电池上接触端子的结构示意图；

图6是本发明实施例的质子交换膜燃料电池的检测方法的流程图；

图7是本发明一个实施例的质子交换膜燃料电池的检测方法的流程图；

图8是本发明另一个实施例的质子交换膜燃料电池的检测方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1是现有技术中质子交换膜燃料电池的结构示意图。如图1所示，质子交换膜电池100的组成有，在沿第一端板1至第三端板13的方向上，依次层叠第一端板1、第一绝缘板2、密封层3、第一集流板4、电堆20、第二集流板8、缓冲板9、第二绝缘板10、第二端板11和第三端板13。其中，第一集流板4、第一绝缘板2和第一端板1设有气孔，第二集流板8、第二绝缘板10和第二端板11均为盲板，没有气孔，第一端板1与第三端板13之间连接有紧固螺杆15，第二端板11与第三端板13之间连接有弹性元件12(可为弹簧)，最后通过紧固螺杆15将第一端板1和第三端板13连接并紧固，组装好质子交换膜燃料电池100，可以理解的是，在组装过程中，第二端板11与第三端板13之间的弹簧起对组装力缓冲作用。需要说明的是，电堆20由多个单电池19首尾相接组成，每个单电池19由膜电极6和设置在膜电极6两侧的双极板组成，其中，膜电极6由质子交换膜、位于质子交换膜两侧的催化剂层、位于催化剂层远离质子交换膜一侧表面的气体扩散层和位于气体扩散层远离质子交换膜一侧表面的双极板组成。

在质子交换膜燃料电池中，气体扩散层与双极板之间的接触压力直接影响质子交换膜燃料电池电堆的性能，而组装力对气体扩散层与双极板之间的接触压力有直接的影响作用，由此，精准控制组装质子交换膜燃料电池的组装力尤为重要。现有技术中，在组装质子交换膜燃料电池时，通常通过螺杆的扭矩来计算质子交换膜燃料电池的组装力，这种计算组装力的方式精准度较低，常常会将螺杆拧的过紧，进而导致气体扩散层与双极板之间的接触压力过大，从而导致传质阻力增大，影响电堆寿命。

基于上述技术问题，本发明一方面实施例提出了一种质子交换膜燃料电池的检测装置。如图2至图4所示，该质子交换膜燃料电池的检测装置包括：质子交换膜燃料电池100和组装力检测电路200；质子交换膜燃料电池100包括：沿第一方向依次层叠的第一集流板4、电堆20和第二集流板8；电堆20包括沿第一方向层叠的多个单电池19；质子交换膜燃料电池100还包括压阻导电层17；其中，压阻导电层17满足以下情况中的任意一种：压阻导电层17位于电堆20中首节单电池的双极板5与第一集流板4之间；第一集流板4上设置有第一接触端子；首节单电池的双极板5上设置有第二接触端子；压阻导电层17位于电堆20中末节单电池的双极板7与第二集流板8之间；第二集流板8上设置有第一接触端子；末节单电池的双极板7上设置有第二接触端子；压阻导电层17位于第一集流板4背离电堆20的一侧表面，且压阻导电层17背离电堆20的一侧表面设置有辅助双极板18；第一集流板4上设置有第一接触端子；辅助双极板18上设置有第二接触端子；组装力检测电路200分别与第一接触端子以及第二接触端子连接，用于获取检测电阻的阻值，并根据检测电阻的阻值确定质子交换膜燃料电池的组装力。

需要说明的是，该质子交换膜燃料电池的检测装置的检测原理如下：可知的，随着压缩量(即组装力)增加，气体扩散层与极板之间的接触电阻下降迅速，并且下降幅度较大，并在压缩量达到某个范围时，接触电阻的阻值不再有较大变化，而此时的压缩量(即组装力)为合适当前气体扩散层工作的最佳压缩量范围，每个气体扩散层都有与其相对应的最佳压缩量范围，每个气体扩散层与极板之间的接触电阻与其对应的压缩量之间的关系可通过国标GB/T20042.7-2014获取。由于膜电极中质子交换膜和催化剂层的存在，实际组装过程中，无法在电池组装过程中直接检测气体扩散层与双极板之间的接触电阻，从而反映组装力。进而选择在第一集流板4与电堆20中首节单电池的双极板5之间、第二集流板8与电堆20中末节单电池的双极板7之间、以及第一集流板4与辅助双极板18之间添加压阻导电层17(与气体扩散层材料相同)，进而可在电池组装过程中，实时检测压阻导电层17(相当于气体扩散层)与集流板和双极板之间的接触电阻，从而反映组装力的大小，从而在组装质子交换膜燃料电池的过程中可根据接触电阻的大小并查表，精准控制组装过程中的组装力。

根据本发明的一个实施例，压阻导电层17包括碳纸、石墨纸、碳纤维纸、碳纤维编织布或非织造布其中的一种。

以下以一个具体示例来解释说明，如图2所示，在组装之前，将压阻导电层17放置在第一集流板4与首节单电池的双极板5之间，并在第一集流板4上引出第一接触端子，在首节单电池的双极板5上引出第二接触端子，并连接组装力检测电路200，进而实时获取检测电阻的阻值，并根据接触电阻的阻值与压缩量的标准对应关系，获取当前组装力的大小。

需要说明的是，如图5所示，第一接触端子可与连接第一接触端子的第一集流板4、第二接触端子可与连接第二接触端子的首节单电池的双极板5一体成型，即在第一集流板4或者首节单电池的双极板5上方引出导电片22，导电片22中间打孔，进而组装力检测电路200的接线端可通过导电片22上的圆孔进行接线，以连接组装力检测电路200。

其中，检测电阻的阻值的获取方式如下：如图2至4所示，组装力检测电路200包括外部电源、电压表、电流表和滑动变阻器，外部电源的第一端与滑动变阻器的第一端电连接，滑动变阻器的第二端与第一接触端子电连接，外部电源的第二端与电流表的第一端电连接，电流表的第二端与第二接触端子电连接，电压表的第一端与第一接触端子电连接，电压表的第二端与第二接触端子电连接。

可以理解的是，通过组装力检测电路200检测的为第一接触端子与第二接触端子之间的阻值，第一接触端子与第二接触端子之间的阻值等于电压表的示数除以电流表的示数，还等于压阻导电层17与第一集流板4与首节单电池的双极板5之间的两个接触电阻与压阻导电层17本体电阻之和，而压阻导电层17的本体电阻是其自身属性，是可知的，进而可通过组装力检测电路200的电压表与电流表的示数可间接获取接触电阻的阻值，从而根据接触电阻与组装力的标准对应关系获取当前组装力的大小。其中，接触电阻与组装力的标准对应关系可通过国标GB/T 20042.7-2014中的标准测试方法获取。

详细来说，在依次层叠摆好质子交换膜燃料电池100各个组件之后，通过紧固螺杆15进行紧固，在紧固过程中，可通过组装力检测电路200检测出压阻导电层17设置在第一集流板4与首节单电池的双极板之间的接触电阻，并根据检测的接触电阻查表获取当下的组装力，并判断该组装力是否在已经到达当前质子交换膜燃料电池100中的气体扩散层对应的最佳压缩量范围，如果组装力已经到达最佳压缩量范围之内，则说明当前质子交换膜燃料电池100可以以当前组装力组装好；如果组装力未到达最佳压缩量范围之内，则继续调节组装力，使得组装力在最佳压缩量范围之内，并以该组装力将质子交换膜燃料电池100组装好。

可选地，如图3所示，将压阻导电层17放置在第二集流板8与电堆20中末节单电池的双极板7之间，并在第二集流板8上引出第一接触端子，在末节单电池的双极板7上引出第二接触端子，并连接组装力检测电路200，进而实时获取检测电阻，并根据接触电阻与压强标准对应关系，获取当前组装力的大小。该示例获取组装力的大小的原理与前述示例相同，这里不再赘述。

可选地，如图4所示，在第一集流板4的一侧设置辅助双极板18，将压阻导电层17放置在第一集流板4与辅助双极板18之间，并在第一集流板4上引出第一接触端子，在辅助双极板18上引出第二接触端子，并连接组装力检测电路200，进而实时获取检测电阻，并根据接触电阻与压强标准对应关系，获取当前组装力的大小。该示例获取组装力的大小的原理与前述示例相同，这里不再赘述。

根据本发明的一个实施例，如图1至图4所示，质子交换膜燃料电池100还包括：在第二集流板8沿第一方向远离电堆20的一侧表面还依次层叠设置有缓冲板9、第二绝缘板10、第二端板11和第三端板13；如图1至图3所示，在质子交换膜燃料电池100不包括辅助双极板18时，第一集流板4背离电堆20的一侧表面依次层叠设置有密封层3、第一绝缘板2和第一端板1；如图4所示，在质子交换膜燃料电池100包括辅助双极板18时，辅助双极板18背离电堆20的一侧表面依次层叠设置有密封层3、第一绝缘板2和第一端板1；其中，第二端板11与第三端板13之间通过弹性元件12连接，第一端板1与第三端板13之间通过紧固螺杆15固定连接。

需要说明的是，密封层3可以为橡胶密封圈，进而防止集流板出现漏气现象，设置缓冲板9以防止在拧紧紧固螺杆15时，紧固螺杆15的组装力力度过大对电堆20造成损坏，从而起到缓冲作用。同样，在第二端板11与第三端板13之间设置弹性元件12，其中，弹性元件12可以为弹簧，也可防止在紧固螺杆15的组装力力度过大时，电池电堆20与第一端板1和第二端板11之间的力突然发生变化，通过弹簧的设置对组装力的变化起一定缓冲作用。

在第一端板1和第三端板13上可设置与紧固螺杆15相同螺孔，并在紧固螺杆15拧紧之后，通过与其相匹配的螺母拧紧。

根据本发明的一个实施例，检测装置还包括多个电压检测电路；电压检测电路与单电池一一对应连接，电压检测电路用于获取单电池的运行电压，并在运行电压超出预设工作电压时进行警示。

需要说明的是，电压检测电路中可包括多个电压表、比较器和警示器。每个单电池的双极板上均引出接触端子，电压表第一端与单电池其中一块双极板的接触端子电连接，第二端与单电池其中的另一块双极板的接触端子电连接，电压表可实时检测当前单电池的工作电压，从而在质子交换膜燃料电池运行时，多个电压表可将采集的与其对应的单电池的电压输入比较器与预存的预设工作电压进行比较，如果其中某一个单电池两端的电压小于预设工作电压，则控制警示器发出警示，从而提醒用户对质子交换膜燃料电池进行更换。其中，预设工作电压可以为0.7V，警示方式可以为警示音(蜂鸣器)、或者灯光闪烁等。

举例来说，质子交换膜燃料电池的电堆中有三个单电池，每个单电池均有与其对应连接的电压检测电路，在质子交换膜燃料电池运行过程中，与三个单电池对应的电压表分别采集的电压为v1,v2,v3，并输入比较器，其中，预设工作电压为v4，如果v1,v2,v3中有一个值小于v4，则警示器发出警示，以提醒用户更好质子交换膜燃料电池。

综上，本发明通过在组装电堆时，在第一集流板与首节单电池的双极板之间、第二集流板与末节单电池的双极板之间、或在第一集流板与在第一集流板背离电堆的一侧表面设置辅助双极板之间设置压阻导电层，并通过组装力检测电路检测质子交换膜燃料电池组装过程中第一集流板与首节单电池的双极板之间、第二集流板与末节单电池的双极板之间、或在第一集流板与在第一集流板背离电堆的一侧表面设置辅助双极板之间的检测电阻，进而根据检测电阻确定质子交换膜燃料电池的组装力，从而可精准控制质子交换膜燃料电池组装过程中的组装力，使得质子交换膜燃料电池中气体扩散层与双极板的接触压力一直处于合适范围。避免了单电池中气体扩散层与双极板的接触压力过小导致双极板与气体扩散层之间接触不良，以及接触电阻过大，并同时存在燃料气体泄漏的危险的情况发生；还避免了单电池中气体扩散层与双极板的接触压力过大时，气体扩散层过度变形导致气体传输通道减小，传质阻力增大，同时损坏燃料电池部件，缩短电堆寿命的情况发生。

图6是本发明实施例的质子交换膜燃料电池的检测方法的流程图。本发明另一方面实施例提出的质子交换膜燃料电池的检测方法，采用的质子交换膜燃料电池的检测装置，如图6所示，包括：

S1，获取第一接触端子以及第二接触端子之间的检测电阻的阻值，并根据检测电阻阻值确定质子交换膜燃料电池的组装力；

S2，判断质子交换膜燃料电池的组装力是否在预设组装力范围内。

也就是说，通过获取第一接触端子以及第二接触端子之间的检测电阻的阻值之后，第一接触端子与第二接触端子之间的检测电阻的阻值等于电压表的示数除以电流表的示数，还等于压阻导电层与第一集流板与首节单电池的双极板之间、或者第二集流板与末节单电池的双极板之间、或者第一集流板与辅助双极板之间的两个接触电阻与压阻导电层本体电阻之和，而压阻导电层的本体电阻是其自身属性，是可知的，进而可通过组装力检测电路的电压表与电流表的示数可间接获取接触电阻的阻值，从而根据接触电阻与组装力的标准对应关系获取当前组装力的大小。其中，接触电阻与组装力的标准对应关系可通过国标GB/T 20042.7-2014获取。

需要说明的是，预设组装力范围即为气体扩散层的最佳的工作状态所处的压缩量范围。

根据本发明的一个实施例，如图7所示，检测方法还包括：

S31,在检测电阻的阻值对应的组装力大于预设组装力范围的最大值时，减小当前的组装力；

S32,在检测电阻的阻值对应的组装力小于预设组装力范围的最小值时，增大当前的组装力。

也就是说，在依次层叠摆好质子交换膜燃料电池各个组件之后，通过紧固螺杆进行紧固，在紧固过程中，可通过组装力检测电路检测出压阻导电层设置在第一集流板与首节单电池的双极板之间、或者第二集流板与末节单电池的双极板之间、或者第一集流板与辅助双极板之间的接触电阻，并根据检测的接触电阻查表获取当下的组装力，并判断该组装力是否在已经到达当前质子交换膜燃料电池中的气体扩散层对应的最佳压缩量范围(即预设组装力范围)，如果当前检测电阻的阻值对应的组装力大于预设组装力范围的最大值，则减小当前的组装力，使得当前组装力落入预设组装力范围；如果当前检测电阻的阻值对应的组装力小于预设组装力范围的最小值，则增大当前的组装力，使得当前组装力落入预设组装力范围，从而以预设组装力范围的组装力组装质子交换膜燃料电池，避免组装力过大对质子交换膜燃料电池造成损坏，或者组装力过小对后期质子交换膜燃料电池运行过程中造成零部件脱离等现象，从而实现了可以准确标定质子交换膜燃料电池的内部组装力，为电堆的组装控制提供支持。

根据本发明的一个实施例，如图8所示，检测方法还包括：获取第一接触端子以及第二接触端子之间的检测电阻的阻值，并根据检测电阻的阻值确定质子交换膜燃料电池的组装力，包括：

S11,在各个工况下获取第一接触端子以及第二接触端子之间的检测电阻的阻值，并根据检测电阻的阻值确定质子交换膜燃料电池的组装力；S21,在判断质子交换膜燃料电池的组装力是否在预设组装力范围内之后，还包括：S311,若存在至少一个工况下的质子交换膜燃料电池的组装力大于预设组装力范围的最大值时，减小下一批次质子交换膜燃料电池的组装力；S321,若存在至少一个工况下的质子交换膜燃料电池的组装力小于预设组装力范围的最小值时，增大下一批次质子交换膜燃料电池的组装力。

需要说明的是，各个工况为质子交换膜燃料电池真实工作环境情况。在使用预设组装力范围内的组装力组装好质子交换膜燃料电池之后，将质子交换膜燃料电池放置在各个真实工作情况下进行试运行。可以理解的是，在各个工况下试运行时，质子交换膜燃料电池内部的气体与催化剂层发生化学反应，并向外输送电能，质子交换膜燃料电池内部的组装力(压阻导电层与两侧相邻的极板之间的接触压力)可能会发生变化。进而需要使用组装力检测电路进行当前工况下质子交换膜燃料电池的组装力，并判断当前工况下的检测的组装力是否仍然在预设组装力范围内。进而保证质子交换膜燃料电池在运行时气体扩散层也一直处于最佳压缩量范围内，使得质子交换膜燃料电池性能处于最优。

可以理解的是，若存在至少一个工况下的质子交换膜燃料电池的组装力大于预设组装力范围的最大值时，减小下一批次质子交换膜燃料电池的组装力；若存在至少一个工况下的质子交换膜燃料电池的组装力小于预设组装力范围的最小值时，增大下一批次质子交换膜燃料电池的组装力。

即言，如果当前各个工况下同一批次中有一个工况下的质子交换膜燃料电池的组装力大于预设组装力范围的最大值，那么在组装下一批次质子交换膜燃料电池时，以当前批次的组装力为基准减小组装力，但不能减小到小于预设组装力范围的最小值，然后再检测下一批次质子交换膜燃料电池在各个工况下的组装力，直至组装过程中的质子交换膜燃料电池的组装力以及在各个工况下运行的组装力均在预设组装力范围内时，质子交换膜燃料电池的气体扩散层一直处于最佳压缩量范围。

如果当前各个工况下同一批次中有一个工况下的质子交换膜燃料电池的组装力小于预设组装力范围的最小值，那么在组装下一批次质子交换膜燃料电池时，以当前批次的组装力为基准增大组装力，但不能增大到大于预设组装力范围的最大值，然后再检测下一批次质子交换膜燃料电池在各个工况下的组装力，直至组装过程中的质子交换膜燃料电池的组装力以及在各个工况下运行的组装力均在预设组装力范围内时，质子交换膜燃料电池的气体扩散层一直处于最佳压缩量范围，从而可以减少由于电堆组装力过载或者过小测试运行的时间成本，提高经济效益；可以为研究电堆在不同操作条件下后的内部组装力变化，电堆长久运行过程中组装力的衰减等提供数据支持。

根据本发明的一个实施例，质子交换膜燃料电池的检测装置还包括多个电压检测电路；电压检测电路与单电池一一对应连接；方法还包括：获取单电池的运行电压，并在运行电压超出预设工作电压时进行警示。

需要说明的是，电压检测电路中可包括多个电压表、比较器和警示器。每个单电池的双极板上均引出接触端子，电压表第一端与单电池其中一块双极板的接触端子电连接，第二端与单电池其中的另一块双极板的接触端子电连接，电压表可实时检测当前单电池的工作电压，从而在质子交换膜燃料电池运行时，多个电压表可将采集的与其对应的单电池的电压输入比较器与预存的预设工作电压进行比较，如果其中某一个单电池两端的电压小于预设工作电压，则控制警示器发出警示，从而提醒用户对质子交换膜燃料电池进行更换。其中，预设工作电压可以为0.7V，警示方式可以为警示音(蜂鸣器)、或者灯光闪烁等。

举例来说，质子交换膜燃料电池的电堆中有三个单电池，每个单电池均有与其对应连接的电压检测电路，在质子交换膜燃料电池运行过程中，与三个单电池对应的电压表分别采集的电压为v1,v2,v3，并输入比较器，其中，预设工作电压为v4，如果v1,v2,v3中有一个值小于v4，则警示器发出警示，以提醒用户更好质子交换膜燃料电池。

综上所述，根据本发明实施例提出的质子交换膜燃料电池的检测方法，通过组装力检测电路检测质子交换膜燃料电池组装过程中第一集流板与首节单电池的双极板之间、第二集流板与末节单电池的双极板之间、或在第一集流板与在第一集流板背离电堆的一侧表面设置辅助双极板之间的检测电阻，进而根据检测电阻确定质子交换膜燃料电池的组装力，从而可精准控制质子交换膜燃料电池组装过程中的组装力，使得质子交换膜燃料电池中气体扩散层与双极板的接触压力一直处于合适范围。避免了单电池中气体扩散层与双极板的接触压力过小导致双极板与气体扩散层之间接触不良，以及接触电阻过大，并同时存在燃料气体泄漏的危险的情况发生；还避免了单电池中气体扩散层与双极板的接触压力过大时，气体扩散层过度变形导致气体传输通道减小，传质阻力增大，同时损坏燃料电池部件，缩短电堆寿命的情况发生。并且通过检测各个工况下的质子交换膜燃料电池的组装力，保证了质子交换膜燃料电池在各个工况下的性能也处于最优状态。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种质子交换膜燃料电池的检测装置，其特征在于，包括：

质子交换膜燃料电池和组装力检测电路；

所述质子交换膜燃料电池包括：沿第一方向依次层叠的第一集流板、电堆和第二集流板；所述电堆包括沿第一方向层叠的多个单电池；所述质子交换膜燃料电池还包括压阻导电层，其中，所述第一方向为所述第一集流板垂直指向所述第二集流板的方向；

其中，所述压阻导电层满足以下情况中的任意一种：

所述压阻导电层位于所述电堆中首节单电池的双极板与所述第一集流板之间；所述第一集流板上设置有第一接触端子；所述首节单电池的双极板上设置有第二接触端子；

所述压阻导电层位于所述电堆中末节单电池的双极板与所述第二集流板之间；所述第二集流板上设置有第一接触端子；所述末节单电池的双极板上设置有第二接触端子；

所述压阻导电层位于所述第一集流板背离所述电堆的一侧表面，且所述压阻导电层背离所述电堆的一侧表面设置有辅助双极板；所述第一集流板上设置有第一接触端子；所述辅助双极板上设置有第二接触端子；

所述组装力检测电路分别与所述第一接触端子以及所述第二接触端子连接，用于获取检测电阻的阻值，并根据所述检测电阻的阻值确定质子交换膜燃料电池的组装力。

2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池的检测装置，其特征在于，所述质子交换膜燃料电池还包括：

在所述第二集流板沿第一方向远离所述电堆的一侧表面还依次层叠设置有缓冲板、第二绝缘板、第二端板和第三端板；

在所述质子交换膜燃料电池不包括所述辅助双极板时，所述第一集流板背离所述电堆的一侧表面依次层叠设置有密封层、第一绝缘板和第一端板；

在所述质子交换膜燃料电池包括所述辅助双极板时，所述辅助双极板背离所述电堆的一侧表面依次层叠设置有所述密封层、所述第一绝缘板和所述第一端板；

其中，所述第二端板与所述第三端板之间通过弹性元件连接，所述第一端板与所述第三端板之间通过紧固螺杆固定连接。

3.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池的检测装置，其特征在于，所述压阻导电层与所述单电池的气体扩散层采用相同材料。

4.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池的检测装置，其特征在于，所述压阻导电层包括碳纸、石墨纸、碳纤维纸、碳纤维编织布或非织造布其中的一种。

5.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池的检测装置，其特征在于，所述组装力检测电路包括外部电源、电压表、电流表和滑动变阻器，所述外部电源的第一端与所述滑动变阻器的第一端电连接，所述滑动变阻器的第二端与所述第一接触端子电连接，所述外部电源的第二端与所述电流表的第一端电连接，所述电流表的第二端与所述第二接触端子电连接，所述电压表的第一端与所述第一接触端子电连接，所述电压表的第二端与所述第二接触端子电连接。

6.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池的检测装置，其特征在于，还包括多个电压检测电路；

所述电压检测电路与所述单电池一一对应连接，所述电压检测电路用于获取所述单电池的运行电压，并在所述运行电压超出预设工作电压时进行警示。

7.一种质子交换膜燃料电池的检测方法，采用如权利要求1-6中任一所述的质子交换膜燃料电池的检测装置，其特征在于，包括：

获取第一接触端子以及第二接触端子之间的检测电阻的阻值，并根据所述检测电阻的阻值确定质子交换膜燃料电池的组装力；

判断所述质子交换膜燃料电池的组装力是否在预设组装力范围内。

8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，还包括：

在所述检测电阻的阻值对应的组装力大于预设组装力范围的最大值时，减小当前的组装力；在所述检测电阻的阻值对应的组装力小于预设组装力范围的最小值时，增大当前的组装力。

9.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，还包括：

所述获取第一接触端子以及第二接触端子之间的检测电阻的阻值，并根据所述检测电阻的阻值确定质子交换膜燃料电池的组装力，包括：

在各个工况下获取第一接触端子以及第二接触端子之间的检测电阻的阻值，并根据所述检测电阻的阻值确定质子交换膜燃料电池的组装力；

在判断所述质子交换膜燃料电池的组装力是否在预设组装力范围内之后，还包括：

若存在至少一个工况下的质子交换膜燃料电池的组装力大于预设组装力范围的最大值时，减小下一批次质子交换膜燃料电池的组装力；

若存在至少一个工况下的质子交换膜燃料电池的组装力小于预设组装力范围的最小值时，增大下一批次质子交换膜燃料电池的组装力。

10.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，所述质子交换膜燃料电池的检测装置还包括多个电压检测电路；所述电压检测电路与所述单电池一一对应连接；

所述方法还包括：

获取所述单电池的运行电压，并在所述运行电压超出预设工作电压时进行警示。

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