CN110672275A - 一种检测双极板焊接泄漏、膜电极泄露、电堆外泄露的装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

一种检测双极板焊接泄漏、膜电极泄露、电堆外泄露的装置及检测方法，涉及检测装置技术领域，检测双极板焊接泄漏的装置包括装置底座，装置底座上设置有双极板夹持组件，双极板夹持组件的下夹持面设置有通气口，及密封条，上夹持面设置有气体检漏装置，下夹持面与上夹持面之间的外四周设置有气体检漏装置，气体检漏装置电连接有数据处理显示器。本发明通过将双极板、膜电极和电堆放入夹持组件，使双极板、膜电极和电堆与下夹持面形成密封结构，模拟实际装堆的状态，往通气口中通入气体，通过上夹持面、四周的气体检漏装置收集检测对应部位气体泄漏量和红外成像摄像头，并使用数据处理显示器进行数据处理并显示相应的泄漏部位。

Description

一种检测双极板焊接泄漏、膜电极泄露、电堆外泄露的装置及 检测方法

技术领域

本发明涉及检测装置技术领域，特别是涉及一种检测双极板焊接泄漏、膜电极泄露、电堆外泄露的装置及检测方法。

背景技术

氢燃料电池是目前发展比较火热的新能源方向，燃料电池电堆是氢燃料电池的主体部件，辅助部分还包括冷却水系统、氢气进排系统、空气进排系统等。电堆主要是由双极板、膜电极、绝缘板、集电板、端板、密封条等部件组成。

一个电堆按照功率要求，会按照双极板——膜电极——双极板——膜电极——……进行组合，形成多组单电池，从而使得整体对外输出的功率满足需求。由于电堆内部再进行电化学反应时，膜电极会将进入双极板表面的氢气进行分解产生电子和氢离子，氢离子通过质子交换膜与氧气反应生成水，因此正常的反应不能发生氢气和氧气串气，防止内部密闭空间发生氢气爆炸。电堆在进行组装时，必须进行的工序就是检漏，这里包括金属双极板的焊接检漏、膜电极本身的检漏以及组装后的电堆内部密封胶圈的密封性检漏。

双极板焊接的检漏主要是检测单片双极板的焊缝是否密闭，是否出现虚焊、焊穿的现象，防止运行时发生氢氧串气、冷却水与反应气体串气。而膜电极的检漏则主要是检测质子交换膜是否发生破损、PVC边框是否破损和粘接不牢等。电堆检漏主要是检测多片双极板与膜电极之间的橡胶圈密封是否合格。实际在生产中，电堆检漏一般是将电堆放置在密闭的空间内，往电堆内部气体通道通入氦气，人工利用氦气检漏仪在电堆周围检测是否有氦气泄露，或者当密封空间内部氦气达到一定浓度后，安装在四周的氦气检漏仪检测到氦气泄露报警。这种检漏方式会存在以下问题，1、人工检漏存在不确定性，不能保证检测的一致性，导致电堆会有局部部位没有检测到。2、通过氦气泄露到一定浓度再去检测，会存在检测时间长，检测效率低下，并且无法准确判断具体泄露位置的问题。

对于双极板焊接和膜电极检漏，需要分别做专门的工装，往双极板内部通入氦气或者空气，进行氦气泄露检测或气体保压检漏。

发明内容

本发明的目的之一在于避免现有技术中的不足之处而提供一种检测双极板焊接泄漏的装置，该检测双极板焊接泄漏的装置能够代替人工检测，同时增加检测的精确性。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种检测双极板焊接泄漏的装置，包括装置底座，所述装置底座上设置有双极板夹持组件，所述双极板夹持组件的下夹持面设置有与双极板的进出口配合的通气口，及与双极板的密封槽配合的密封条，所述双极板夹持组件的上夹持面设置有多个气体检漏装置，所述下夹持面与上夹持面之间的外四周设置有多个所述气体检漏装置，所述气体检漏装置电连接有数据处理显示器。通过在下夹持面设置与双极板的密封槽配合的密封条并将双极板夹持组件夹住双极板，使双极板与下夹持面形成密封结构，模拟双极板实际装堆的状态，往通气口中通入检测气体，通过上夹持面和四周的气体检漏装置收集检测对应部位气体泄漏量，并使用数据处理显示器进行数据处理并显示相应的双极板泄漏部位。

进一步的，所述双极板夹持组件包括上、下平齐的上压板、下压板，所述上压板的上方设置有第一液压机构，所述第一液压机构的活动端与所述上压板固定，所述第一液压机构的固定端设置有装置机架并与所述装置机架固定，所述装置机架与所述装置底座固定；所述下压板与所述装置底座固定，通过第一液压机构来驱动上压板，能够任意调节上、下压板的间距，保证双极板与下夹持面形成密封结构。

进一步的，所述下夹持面设置有胶圈密封槽，所述密封条位于所述胶圈密封槽内，所述密封条为硅胶条或橡胶条。胶圈密封槽能够用于固定密封条，使其能够更好的对准双极板夹的密封槽，其中选用的硅胶条的密封性最好，不易老化。

进一步的，外四周设置的所述气体检漏装置固定在环形框架上，所述气体检漏装置为氦气检漏探头或氮气检漏探头。

进一步的，所述装置底座一侧设置有气体接入口，所述气体接入口与所述通气口连通，气体接入口用于连接检测气体罐，能够通过气体罐的开关来控制气体的通断。

本发明的目的之二在于提供一种检测双极板焊接泄漏的装置的检测方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种检测双极板焊接泄漏的装置的检测方法，包括以下步骤：

S1: 双极板放进夹持组件中；

S2：往通气口通入检测气体；

S3: 上夹持面的气体检漏装置采集气体泄漏量为ΔM，四周的气体检漏装置采集气体泄漏量为ΔN；

S4：数据处理显示器进行分析判断，若ΔM≥5ml/min，则显示双极板的水路焊接泄漏，反之显示此路正常；若ΔN≥10ml/min，则显示气路焊接泄漏，反之显示此路正常。

本发明的有益效果：本发明的一种检测双极板焊接泄漏的装置，包括装置底座，所述装置底座上设置有双极板夹持组件，所述双极板夹持组件的下夹持面设置有与双极板的进出口配合的通气口，及与双极板的密封槽配合的密封条，所述双极板夹持组件的上夹持面设置有多个气体检漏装置，所述下夹持面与上夹持面之间的外四周设置有多个所述气体检漏装置，所述气体检漏装置电连接有数据处理显示器，本发明通过在下夹持面设置与双极板的密封槽配合的密封条并将双极板夹持组件夹住双极板，使双极板与下夹持面形成密封结构，模拟双极板实际装堆的状态，往通气口中通入检测气体，通过上夹持面和四周的气体检漏装置收集检测对应部位气体泄漏量，并使用数据处理显示器进行数据处理并显示相应的双极板泄漏部位，从而代替人工检测，增加检测的精确性。

本发明的目的之三在于避免现有技术中的不足之处而提供一种检测膜电极泄露的装置，该检测膜电极泄露的装置能够代替人工检测，同时增加检测的精确性。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种检测膜电极泄露的装置，包括上述的检测双极板焊接泄漏的装置，所述上压板的上方设置有红外成像摄像头，所述红外成像摄像头与所述数据处理显示器电连接。通过将膜电极放入夹持组件并与下夹持面形成密封模拟膜电极实际装堆的状态，通过红外成像摄像头来采集膜电极的整个区域的温度信息，并使用数据处理显示器进行数据处理并显示相应的膜电极泄漏部位。

进一步的，所述双极板夹持组件位于所述上夹持面的部分的材质为耐高温的透明工程塑料。透明设置不会反射和隔绝热量，红外成像摄像头能够更好的采集信息，耐高温能够保证其不会因温度变化而破裂。

本发明的目的之四在于提供一种检测膜电极泄露的装置的检测方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种检测膜电极泄漏的装置的检测方法，包括以下步骤：

S1: 膜电极放进夹持组件中；

S2：往通气口中的氢、氧通气口通入检测气体1min；

S3: 往通气口中的氢、氧通气口通入氢、氧气；

S4：红外成像摄像头采集反映区域温度场温差ΔT；

S5：数据处理显示器进行分析判断，若ΔT≥5℃，则显示膜电极泄漏，反之显示正常。

本发明的有益效果：本发明的一种检测膜电极泄露的装置，包括上述的检测双极板焊接泄漏的装置，所述上压板的上方设置有红外成像摄像头，所述红外成像摄像头与所述数据处理显示器电连接，本发明通过将膜电极放入夹持组件并与下夹持面形成密封模拟膜电极实际装堆的状态，通过红外成像摄像头来采集膜电极的整个区域的温度信息，并使用数据处理显示器进行数据处理并显示相应的膜电极泄漏部位，从而代替人工检测，同时增加检测的精确性，并通过在检测双极板焊接泄漏的装置上改进，使膜电极、双极板都能够放在该设备上检测。

本发明的目的之五在于避免现有技术中的不足之处而提供一种检测电堆外泄露的装置，该检测电堆外泄露的装置能够代替人工检测，同时增加检测的精确性。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种检测电堆外泄露的装置，包括上述的检测双极板焊接泄漏的装置，所述环形框架固定在第二液压机构上。通过将电堆放入夹持组件并与下夹持面形成密封模拟电堆实际装堆的状态，并通过驱动第二液压机构将气体检漏装置上、下环扫，来采集对应部位气体泄漏量，并使用数据处理显示器进行数据处理并显示相应的电堆泄漏部位。

进一步的，所述第二液压机构包括对称设置的液压杆，所述液压杆的固定端固定在所述装置底座上，所述液压杆的活动端固定在环形框架上。并通过驱动液压杆来实现气体检漏装置上、下环扫。

本发明的目的之六在于提供一种检测电堆外泄露的装置的检测方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种检测电堆外泄露的装置的检测方法，包括以下步骤：

S1: 电堆放进夹持组件中；

S2：往通气口通入检测气体；

S3:驱动第二液压机构使四周的气体检漏装置上、下环扫三次，四周的气体检漏装置采集气体泄漏量为ΔN；

S4：数据处理显示器进行分析判断，若ΔN≥10ml/min，则显示电堆四周泄漏，反之显示正常。

本发明的有益效果：本发明的一种检测电堆外泄露的装置，包括上述的检测双极板焊接泄漏的装置，所述环形框架固定在第二液压机构上，本发明通过将电堆放入夹持组件并与下夹持面形成密封模拟电堆实际装堆的状态，并通过驱动第二液压机构将气体检漏装置上、下环扫，来采集对应部位气体泄漏量，并使用数据处理显示器进行数据处理并显示相应的电堆泄漏部位，能够代替人工检测，同时增加检测的精确性，并通过在检测双极板焊接泄漏的装置上改进，使电堆、双极板都能够放在该设备上检测。

附图说明

利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例中的一种检测装置的整体结构示意图。

图2是本发明实施例中的第二液压机构和气体接入口的结构示意图。

图3是本发明实施例中的下压板的结构示意图。

图4是本发明实施例中的下压板的反面结构示意图。

图5是本发明实施例中的下压板的A部位结构放大示意图。

图中包括有：

装置底座1，气体接入口11，双极板夹持组件2，通气口21，密封条22，上压板23，下压板24，胶圈密封槽25，气体检漏装置3，环形框,31，数据处理显示器4，第一液压机构5，装置机架51，红外成像摄像头6，液压杆71。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

本实施例的一种检测双极板焊接泄漏的装置，如图1-5所示，包括装置底座1，所述装置底座1上设置有双极板夹持组件2，所述双极板夹持组件2的下夹持面设置有与双极板的进出口配合的通气口21，及与双极板的密封槽配合的密封条22，所述双极板夹持组件2的上夹持面设置有多个气体检漏装置3，所述下夹持面与上夹持面之间的外四周设置有多个所述气体检漏装置3，所述气体检漏装置3电连接有数据处理显示器4。通过在下夹持面设置与双极板的密封槽配合的密封条22并将双极板夹持组件2夹住双极板，使双极板与下夹持面形成密封结构，模拟双极板实际装堆的状态，往通气口21中通入检测氦气，通过上夹持面和四周的气体检漏装置3收集检测对应部位气体泄漏量，并使用数据处理显示器4进行数据处理并显示相应的双极板泄漏部位。所述数据处理显示器4包括检漏系统逻辑和液晶显示器。通过检漏系统逻辑进行数据分析并将结果显示在液晶显示器上。同时将控制按钮等设置在装置底座1上形成操作界面。

所述双极板夹持组件2包括上、下平齐的上压板23、下压板24，所述下夹持面对应下压板24的上表面，所述上夹持面对应上压板23的下表面，所述上压板23的上方设置有第一液压机构5，所述第一液压机构5的活动端与所述上压板23固定，所述第一液压机构5的固定端设置有装置机架51并与所述装置机架51固定，所述装置机架51与所述装置底座1固定；所述下压板24与所述装置底座1固定，通过第一液压机构5来驱动上压板23，能够任意调节上、下压板的间距，保证双极板与下夹持面形成密封结构。

所述下夹持面设置有胶圈密封槽25，所述密封条22位于所述胶圈密封槽25内，所述密封条22为硅胶条。胶圈密封槽25能够用于固定密封条22，使其能够更好的对准双极板夹的密封槽，其中选用的硅胶条的密封性最好，不易老化。

外四周设置的所述气体检漏装置3固定在环形框架31上，所述气体检漏装置3为氦气检漏探头。

所述装置底座1一侧设置有气体接入口11，所述气体接入口11与所述通气口21连通，气体接入口11用于连接检测气体罐，能够通过气体罐的开关来控制气体的通断。

一种检测双极板焊接泄漏的装置的检测方法，包括以下步骤：

S1: 双极板放进夹持组件中,上、下压板合起来后，双极板与压板的配合形成完全密封；

S2：往所有通气口通入氦气，此时氦气经过气体进入口通入压板上的通气口；

S3: 由于双极板的氧气进出口、氢气进出口、以及冷却水流道之间完全隔绝的，只要焊接合格，肯定不会发生气体串气，反之会串气，能够检测到气体泄漏量，上夹持面的气体检漏装置采集气体泄漏量为ΔM，四周的气体检漏装置采集气体泄漏量为ΔN；

S4：数据处理显示器进行分析判断，若ΔM≥5ml/min，则显示双极板的水路焊接泄漏，反之显示此路正常；若ΔN≥10ml/min，则显示气路焊接泄漏，反之显示此路正常。

本发明的一种检测双极板焊接泄漏的装置，能够代替人工检测，同时增加检测的精确性。

实施例2

本发明在此基础上还提供了一种检测膜电极泄露的装置，如图1所示，包括上述的检测双极板焊接泄漏的装置，通过在检测双极板焊接泄漏的装置上进行改进使双极板检测装置与膜电极检测装置合为一体，所述上压板23的上方设置有红外成像摄像头6，所述红外成像摄像头6与所述数据处理显示器4电连接。通过将膜电极放入夹持组件并与下夹持面形成密封模拟膜电极实际装堆的状态，通过红外成像摄像头6来采集膜电极的整个区域的温度信息，并使用数据处理显示器4进行数据处理并显示相应的膜电极泄漏部位。

所述双极板夹持组件2位于所述上夹持面的部分的材质为耐高温的透明工程塑料。透明设置不会反射和隔绝热量，红外成像摄像头能够更好的采集信息，耐高温能够保证其不会因温度变化而破裂。

一种检测膜电极泄漏的装置的检测方法，包括以下步骤：

S1: 膜电极放进夹持组件中，上、下压板合起来后，膜电极与压板的配合形成完全密封；

S2：往通气口中的氢、氧通气口通入氦气吹扫1min；

S3: 往通气口中的氢、氧通气口通入氢、氧气，通入氢、氧气后会在膜电极上的催化剂的作用下发生电化学反应放出热量；

S4：如果膜电极发生破损，会产生氢气泄漏，氢气泄漏会产生两种结果：1、氢气与氧气接触，发生局部燃烧，放出大量热量。2、氢气与氧气未发生燃烧，只是单纯地泄露掉了氢气，该处也不发生电化学反应，不放出热量，不管是哪种情况，其表现出的局部温度与其他区域正常反应的温度都是不同的，过高或者过低，此时红外成像摄像头采集反映区域温度场温差ΔT；

S5：数据处理显示器进行分析判断，若ΔT≥5℃，则显示膜电极泄漏，反之显示正常。

本发明的一种检测膜电极泄漏的装置，能够代替人工检测，同时增加检测的精确性，并通过在检测双极板焊接泄漏的装置上改进，使电堆、双极板都能够放在该设备上检测。

实施例3

本发明在此基础上还提供了一种检测电堆外泄露的装置，如图1-2所示，包括上述的检测双极板焊接泄漏的装置，通过在检测双极板焊接的装置上进行改进使双极板检测装置与电堆检测装置合为一体，所述环形框架31固定在第二液压机构7上。通过将电堆放入夹持组件并与下夹持面形成密封模拟电堆实际装堆的状态，并通过驱动第二液压机构7将气体检漏装置上、下环扫，来采集对应部位气体泄漏量，并使用数据处理显示器4进行数据处理并显示相应的电堆泄漏部位。

所述第二液压机构包括对称设置的液压杆7，所述液压杆7的活动端与环形框架31固定，所述液压杆7固定在所述装置底座1上。通过驱动液压杆7来实现气体检漏装置3上、下环扫。

一种检测电堆外泄露的装置的检测方法，包括以下步骤：

S1: 电堆放进夹持组件中，上、下压板合起来后，电堆与压板的配合形成完全密封；

S2：往通气口中的氢气、氧气和冷却水进口通入氦气；

S3:驱动第二液压机构使四周的气体检漏装置上、下环扫三次，四周的气体检漏装置采集气体泄漏量为ΔN；

S4：数据处理显示器进行分析判断，若ΔN≥10ml/min，则显示电堆发生外泄漏，反之显示正常。

本发明的一种电堆泄漏的装置，能够代替人工检测，同时增加检测的精确性，并通过在检测双极板焊接泄漏的装置上改进，使电堆、双极板都能够放在该设备上检测。

实施例4

本实施例的其它结构和实施例1相同，不同之处在于将氦气检漏探头替换成氮气检漏探头。

实施例5

本实施例的其它结构和实施例1相同，不同之处在于将硅胶条替换成橡胶条。

实施例6

本实施例的其它结构和实施例1相同，不同之处在于将耐高温的透明工程塑料替换成耐高温玻璃。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种检测双极板焊接泄漏的装置，包括装置底座，其特征在于：所述装置底座上设置有双极板夹持组件，所述双极板夹持组件的下夹持面设置有与双极板的进出口配合的通气口，及与双极板的密封槽配合的密封条，所述双极板夹持组件的上夹持面设置有多个气体检漏装置，所述下夹持面与上夹持面之间的外四周设置有多个所述气体检漏装置，所述气体检漏装置电连接有数据处理显示器。

2.如权利要求1所述的一种检测双极板焊接泄漏的装置，其特征在于：所述双极板夹持组件包括上、下平齐的上压板、下压板，所述上压板的上方设置有第一液压机构，所述第一液压机构的活动端与所述上压板固定，所述第一液压机构的固定端设置有装置机架并与所述装置机架固定，所述装置机架与所述装置底座固定；所述下压板与所述装置底座固定。

3.如权利要求1所述的一种检测双极板焊接泄漏的装置，其特征在于：所述下夹持面设置有胶圈密封槽，所述密封条位于所述胶圈密封槽内，所述密封条为硅胶条或橡胶条；外四周设置的所述气体检漏装置固定在环形框架上，所述气体检漏装置为氦气检漏探头或氮气检漏探头；所述装置底座一侧设置有气体接入口，所述气体接入口与所述通气口连通。

4.一种使用权利要求1至3任意一项所述的检测双极板焊接泄漏的装置的检测方法，其特征在于：包括以下步骤:

S1: 双极板放进夹持组件中；

S2：往通气口通入检测气体；

S3: 上夹持面的气体检漏装置采集气体泄漏量为ΔM，四周的气体检漏装置采集气体泄漏量为ΔN；

S4：数据处理显示器进行分析判断，若ΔM≥5ml/min，则显示双极板的水路焊接泄漏，反之显示此路正常；若ΔN≥10ml/min，则显示气路焊接泄漏，反之显示此路正常。

5.一种检测膜电极泄露的装置，其特征在于：包括权利要求1至3任意一项所述的检测双极板焊接泄漏的装置，所述上压板的上方设置有红外成像摄像头，所述红外成像摄像头与所述数据处理显示器电连接。

6.如权利要求5所述的一种检测膜电极泄露的装置，其特征在于：所述双极板夹持组件位于所述上夹持面的部分的材质为耐高温的透明工程塑料。

7.一种使用权利要求5至6任意一项所述的检测膜电极泄露的装置的检测方法，其特征在于：包括以下步骤:

S1: 膜电极放进夹持组件中；

S2：往通气口中的氢、氧通气口通入检测气体1min；

S3: 往通气口中的氢、氧通气口通入氢、氧气；

S4：红外成像摄像头采集反映区域温度场温差ΔT；

S5：数据处理显示器进行分析判断，若ΔT≥5℃，则显示膜电极泄漏，反之显示正常。

8.一种电堆外泄露的装置，其特征在于：包括权利要求1至3任意一项所述的检测双极板焊接泄漏的装置，所述环形框架固定在第二液压机构上。

9.如权利要求8所述的一种检测电堆外泄露的装置，其特征在于：所述第二液压机构包括对称设置的液压杆，所述液压杆的固定端固定在所述装置底座上，所述液压杆的活动端固定在环形框架上。

10.一种使用权利要求8至9任意一项所述的检测电堆外泄露的装置的检测方法，其特征在于：包括以下步骤:

S1: 电堆放进夹持组件中；

S2：往通气口通入检测气体；

S3:驱动第二液压机构使四周的气体检漏装置上、下环扫三次，四周的气体检漏装置采集气体泄漏量为ΔN；

S4：数据处理显示器进行分析判断，若ΔN≥10ml/min，则显示电堆四周泄漏，反之显示正常。

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