CN111044234B - 燃料电池的极板和电堆气密性检测系统及其检测方法 - Google Patents

燃料电池的极板和电堆气密性检测系统及其检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111044234B
CN111044234B CN201911367712.6A CN201911367712A CN111044234B CN 111044234 B CN111044234 B CN 111044234B CN 201911367712 A CN201911367712 A CN 201911367712A CN 111044234 B CN111044234 B CN 111044234B
Authority
CN
China
Prior art keywords
bypass
valve
straight
branch
cavity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911367712.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111044234A (zh
Inventor
高鹏
盛武林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian Rigor New Energy Technology Co ltd
Original Assignee
Dalian Rigor New Energy Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian Rigor New Energy Technology Co ltd filed Critical Dalian Rigor New Energy Technology Co ltd
Priority to CN201911367712.6A priority Critical patent/CN111044234B/zh
Publication of CN111044234A publication Critical patent/CN111044234A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111044234B publication Critical patent/CN111044234B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/26Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04664Failure or abnormal function
    • H01M8/04679Failure or abnormal function of fuel cell stacks
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Examining Or Testing Airtightness (AREA)

Abstract

燃料电池的极板和电堆气密性检测系统及其检测方法,本发明涉及燃料电池的极板和电堆气密性检测,为快速自动测试提供设备方法。本发明燃料电池电堆气密性检测系统包括自动化控制单元、气体控制单元、被测单元、夹具和压机;气体控制单元通过管路与被测单元连接;气体控制单元与自动化控制单元连接。本发明提供的检测系统减少燃料电池双极板不同腔体的压差冲击和判断泄露发生。简化的结构也有利于快速的多个测试的连续进行,直接减少总的测试时间。

Description

燃料电池的极板和电堆气密性检测系统及其检测方法
技术领域
本发明用于质子交换膜燃料电池的极板和电堆气密性检测,对检测装置进行气体置换、排空和清洗,测定被检测单元的外部泄露和内部各腔体之间的泄露。
背景技术
质子交换膜燃料电池使用双极板作为单电池的组件,作为单电池的支撑和流体分隔板,除多孔板技术,一般均是采用气密性材料阻隔气体、液体在不同流体空腔之间的互串,也阻止流体向外部空间泄露。由于实际生产技术的限制,板片不能做到绝对的气密,密封件也存在一定的泄露速率,这些需要在装配之前作出检测,以筛选出不合格品,保障最终产品质量,因此各生产厂商对规定条件下的泄漏量做技术性的标准规定,超过规定则认为是不合格产品。
这一检测技术通常是在一定温度下,通常是室温,在入口对极板流场腔体提供选定的气体种类和气体压力,出口封闭,测量向外部以及其它通道的泄漏量。一般双极板有氢气、空气、冷却剂三个不同的腔体,向外部泄露简称外漏,向内部板间泄露简称内漏,检测的压力一般采用高低两个,或者多个,实际检测内容也具有多个。
不同的检测内容之间需要进行切换,因此,需要一系列控制阀做压力、流向的转换,以及做出排空、清扫等技术控制,包括气体种类变化时的置换。对于工业化生产过程,需要自动化和连续化的快速检测,因此简化控制流程和减少阀体数量,将减小设备体积和重量、有利于生产布局,部件的减少也有利于降低故障发生率,有利于生产的快速进行。减少的阀门部件也有利于减少泄漏点、减少死体积,特别是对于被测单元内部容积相对比较小的情况。一般来说,平衡时间正比于死体积,快速的多个测试的连续进行,死体积直接影响总的测试时间。
专利申请CN109301286A提供一种测定双极板装配区域密封性的检测装置技术,但是并不定量测定其泄露的具体数据。
专利申请CN110178255A提供一种确定燃料电池堆的密封性的方法,通过使用燃料,通过测定一定条件下的燃料消耗引起的压力变化与标准数值之间的对比,得到密封性的评价。这个方法主要应用于电堆整堆和发动机运行阶段。
专利CN103900773B提供一种电堆测漏方法,对电堆充压后观测压力丧失速度作为外漏的评价方法,以皂膜流量计为内漏的评价方法,方法可靠,但是由于使用皂膜流量计降低自动化程度,人工参与的操作较多。
专利申请CN109781355A使用真空检测箱,在箱内测定被测物的气体泄漏,对于特殊要求具有意义,对于常规生产和实验,则只能检测总体外漏数据,并且速度较慢。
专利CN108120568A对各路气体均使用待测电堆前后的流量计,不仅流量计数量增加数倍增加成本,例如常规3路需要6只流量计,如果量程范围加大,实际需要更多的流量计,而且前后流量数据差作为泄露量,也受到流量计精度影响,例如一般精度为1%的流量计难以判断是流量计正常偏差还是泄露。
专利CN104180958B采用提供定3个定容积气体储存容器提供给燃料电池的3个腔,测量其连通各个腔体后,压力降与时间的关系,计算出各腔的各种泄漏量。很明显,由于测量使用的压力在变化,并不能代表特定压力下的泄露速度。对于单电池和该电池的叠片将由于相同压力降的时间差异出现测试时间的倍数差异。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料电池电堆气密性检测系统及其检测方法,以解决上述技术问题。本发明用于燃料电池的极板和电堆气密性检测,减少燃料电池双极板不同腔体的压差冲击和判断泄露发生,为快速自动测试提供设备方法。对于具有不同的内部容积的不同电堆,具有较好的适应性。测定包括被测极板、燃料电池的全部的整体外漏、单腔外漏、各腔之间的内漏。
本发明采用以下技术方案:
燃料电池电堆气密性检测系统,包括自动化控制单元、气体控制单元、被测单元、夹具和压机;气体控制单元通过管路与被测单元连接;气体控制单元与自动化控制单元连接。其中,所述的气体控制单元包括压力表、流量计、若干通气阀、若干支路阀、若干旁路阀、连接口、排空阀。在气体控制单元中,在气源与连接口之间设有直通干路,连接口与被测单元连接;在每条直通干路上均设有通气阀,在气源与排空口之间设有旁路,该旁路上分流出若干支路,使支路汇集于直通干路上,对被测单元提供气体;该支路位于通气阀的下游,支路的出口段与设有流量计的旁路连接;
所述直通干路上设有压力表、通气阀;支路上设有支路阀;旁路上设有旁路阀和流量计,在排空口的前端设有排空阀。
所述支路汇集到干路,对待测电堆提供气体。各支路的流量计的量程按照3~10倍递增,对于未知待测系统首先使用小流量量程的流量计支路,如果测定流量接近或超过该流量计量程,则控制系统根据该数据自动切换到大量程流量计支路进行测试。整个系统连接结构上的阀门变换开启与闭合完成各种测试的快速切换。
本发明中气体控制单元具有吹扫、气体置换、外漏和内漏检测功能。气体控制单元中按功能划分可由气体压力控制单元、气体直通单元、气体流量单元及放空单元组成,压力控制单元包括压力表和减压阀;气体直通单元包括连接口、通气阀、支路阀、旁路阀及其所在管路;气体流量计单元包括流量计及其所在管路;放空单元包括排空口、排空阀。对于气体压力的控制由单一线路或多路的并联组成,采用设定一个或多个稳定气压并提供给气体直通单元和气体流量计单元。气体直通单元具有一个或多个线路,通过阀的开关切换,直接对待测单元提供进气或出气通道,在放空单元排空。
所述流量计可以具有多个量程的流量计并联组成,具有旁通阀管路。
当被测试单元为电堆时,所述的气体控制单元出口与电堆各腔入口连接,电堆的出口端封闭。
当被测单元为极板或多个极板的叠片时,使用与电堆结构类似的端板结构的夹具,在压机上施压使夹具闭合处于类似于电堆组装状态,气体控制单元出口通过夹具连接到极板或叠片的各腔体入口,而夹具对应极板、叠片的各腔体出口置于封闭状态。
自动化控制单元分别与压机、气体控制单元形成电连接。
自动化控制单元具有人机交互界面、程序设定和执行输出功能、其它单元回馈数据记录、处理和输出功能、报警和保护功能。通过自动化控制单元设置检测顺序、修改检测参数,包括压力范围,阀门切换次序、各操作保持时间、记录项目等。
本发明同时请求保护上述检测系统检测燃料电池极板和电堆气密性检测方法:
S1.设定参数
启动前设定气体操作压力,可以使用多路的减压阀和相应配置的截止阀,以提供自动操作过程中的压力可以快速切换。截止阀根据断电时的阀体导通状态分为包括常开阀、常闭阀,并按照功能作用命名为图中的通气阀、旁路阀、支路阀、排空阀。具体压力根据被测单元的安全承压范围设定,由极板或燃料电池自身特性选定为一个具体数值;
S2.管路吹扫
启动、更换被测单元或更换所用的测试工作气体等情况下,需要对自身管路进行吹扫,可选择运行或不运行,可以修改设置。通过人机界面设置各个过程的采用、不采用、先后次序,以及可以修改设置。设置包括压力范围,阀门切换次序、各操作保持时间、记录项目等。
管线内的气体因更换测试气体需要对所有通道和容器进行吹扫,以及气体置换。
对管路吹扫包括分别对直通干路、支路、旁路的吹扫:
旁路吹扫:设置对应阀门,使气源通过直通干路L0分别对流量计所在旁路P2及不含流量计旁路P3进行吹扫
支路吹扫:设置对应阀门,使气源通过直通干路L0、旁路P2、旁路P3、支路M1、支路M2、支路M3由旁路P1排空口排出
直通干路吹扫:设置对应阀门,使气源通过直通干路L0分别进入直通干路L1、L2、L3进行吹扫;
对被测单元吹扫:设置对应阀门,使气源通过直通干路L0分别进入直通干路L1、L2、L3对连接的被测单元进行吹扫。
S3.外漏检测
外漏检测包括总外漏的测定、任一腔体的外漏测定。测定其中一个的外漏的过程是:对另外暂不测定的两个腔体内充入相同压力气体,避免内漏流量叠加到外漏流量中,然后记录流量计的流量值。具体过程如下:
总外漏:关闭排空阀B,使直通干路L0、旁路P2、支路及被测单元形成闭合回路,通过控制与流量计串联或并联的旁路阀可得被测单元总外漏泄漏量,根据被测单元的许可总外漏泄漏量判断是否符合要求;
分外漏:测定其中一个腔体的外漏时对另外暂不测定的两个腔体内充入相同压力气体,关闭暂不测定腔体的支路阀,使直通干路L0、旁路P2、待测腔体支路及待测腔体形成闭合回路,通过控制与流量计串联或并联的旁路阀可得待测腔体泄漏量,根据被测单元的许可总外漏泄漏量判断是否符合要求;
流量计可以采用多个量程范围匹配,并在开始测量时采用大流量范围的流量计,根据实测数据如果在小流量计范围内,则切换到小量程的流量计。该切换可以在连续化大量测试中,根据测试结果如果处于小量程范围,设置成自动从较小的流量计开始测定,以节省时间。
同时也根据死体积判断稳定时间,根据计算稳定平衡时间,例如,根据待测电堆死体积,按照配置的多个流量计的最大流量计算增压到测试压力的时间,如果大于设定数值,如设定30秒,则直接采用旁通阀对腔体充压,例如,电堆的总外漏检测的开始时的充压。
S4.内漏检测
内漏检测有腔体之间的相对压力高低,因此有多种组合或相邻情况。设定其中的相对高压的腔体称第一腔,气体通过流量计计量流过的速度,在死体积较大时使用旁通阀,对腔体充压。接受泄露气体的过流腔体称第二腔,一般是简单采用连通大气的常压,其出口阀开放。
具体方法为:将排空阀开放,对不参与测定的腔体所对应支路上阀门关闭,气体经过直通干路流向对相对高压的腔体,泄露气体从另一腔体进入其对应的支路及流量计旁路,得到相对高压的腔体向另一腔体的内漏泄漏量;根据相同压力下相对高压的腔体外漏泄露量,计算可得实际的内漏泄漏量。
本发明的检测系统还具有超压保护、超流量保护功能。根据电堆指标,泄漏量和电堆检测压力有上限,超过则不合格,自动检测时检测到超量数据,则停止供气,阀体断电,装置的控制阀的断电状态使待测电堆处于完全开放状态,不再承受气体压力。对于部件故障,气压可能超压,如果超压将可能损坏电堆,超流量是表明连接线路或被测单元出现硬件故障或极板损坏等问题发生,设置此时的保护,阀体断电并处于排空状态,控制系统继续运行并记录检测到的超压或超流量数据。
有益效果
本发明通过对通过设置各个过程的压力范围,阀门切换次序、各操作保持时间、记录项目等实现快速自动测试燃料电池电堆气密性,减少燃料电池双极板不同腔体的压差冲击和判断泄露发生。本发明通过对检测系统结构简化,有利于快速的多个测试的连续进行,直接减少总的测试时间。
附图说明
图1为本发明检测系统检测燃料电池极板的结构示意图;
图2为本发明检测系统检测燃料电池电堆的结构示意图;
图3为本发明气体控制单元示意图。图3中阀体的黑体填充代表常闭阀,阀体的中空无填充代表常开阀,各数字标注的解释如下:
其中,1、气源,2、气源压力表,3、减压阀,4、减压压力表,5、通气阀D,6、通气压力表,7、排空阀A,8、通气阀C,9、通气阀B,10、通气阀A,11、支路阀A,12、支路阀B,13、支路阀C,14、排空阀B,15、排空口B,16、连接口A,17、连接口B,18、连接口C,19、流量计,20、旁路阀A,21、旁路阀B,22、旁路阀C,23、旁路阀D,24、支路阀D,25、支路阀E,26、支路阀F,27、排空口A,28、安全阀。
具体实施方式
下面通过具体实施例详述本发明,但不限制本发明的保护范围。如无特殊说明,本发明所采用的实验方法均为常规方法,所用实验器材、材料、试剂等均可从商业途径获得。其中压机和夹具为本领域常规装置,在此不做具体描述。
各阀的手动、气动、电动均可执行和完成一般的测试工作,在自动测试中,除调压阀,均需要使用电动或气动阀等自动控制阀类型。名义上设定,连接口A16、连接口B17、连接口C18分别对应连接待测单元的第一腔体、第二腔体、第三腔体。
实施例1
燃料电池电堆气密性检测系统:
包括自动化控制单元、气体控制单元、被测单元、夹具和压机;所述被测单元设置在夹具内部,气体控制单元通过管路与被测单元连接;气体控制单元与自动化控制单元连接,自动化控制单元与压机连接。
气源1与连接口之间分别设有三条并联的直通干路L1、L2、L3,连接口A16与被测单元第一腔体连接、连接口B17与被测单元第二腔体连接、连接口C18与被测单元第三腔体连接;通气阀A10设在直通干路L1的前端,通气阀B9设在直通干路L2的前端,通气阀C8设在直通干路L3的前端;直通干路L0为设在气源1与直通干路并联接口之间的管路;在直通干路L0上依次设有气源压力表2,减压阀3,减压压力表4,通气阀D5,安全阀28,通气压力表6。
在气源1与排空口B15之间设有旁路P2,旁路P2与直通干路L1、L2、L3并联设置,旁路P2上依次设有旁路阀D23、旁路阀B21、流量计19;该旁路P2出口端设有排空阀B14,位于旁路P2出口的前端管路上分流出支路M1、M2、M3;支路与直通干路对应连接,并分别在支路与直通干路连接入口前端、支路出口端设有支路阀;支路M1与直通干路L1连接,支路M2与直通干路L2连接,支路M3与直通干路L3连接,在M1上设有支路阀A11,在M2上设有支路阀B12,在M3上设有支路阀C13。支路M1、M2、M3出口设置旁路P1上,旁路P1一端设有排空阀A7与排空口A27连接,另一端与旁路P2连接且该连接处位于旁路阀D23、旁路阀B21之间,使设置旁路P1上的旁路阀C22与旁路阀D23并联;在与旁路阀B21和流量计19所在管路上还并联设有旁路P3,在旁路P3上设有旁路阀A20。
本实施例结合附图3对检测方法进行详细说明
1.放空操作方法
所有阀门处于掉电或无电状态,因通气阀D5常闭,停止供气。
排空阀B14、排空阀A7常开,分别通过排空口B15、排空口A27将内部管路和阀体、被测单元内部和大气连通,所有内部空间压力与环境压力一致。
2.吹扫操作方法
吹扫包括对管路吹扫和被测单元吹扫,自动进行。本发明对不采取动作的阀体没有描述,连续进行,减少了动作数量和时间延迟。
2.1对管路吹扫:打开通气阀D5,气体从减压阀3、经过通气阀D5、旁路阀D23、旁路阀A20、排空阀B14、排空口B15,吹扫流量计19旁路;
打开旁路阀B21,关闭旁路阀A20,吹扫流量计19所在管路;
重新打开旁路阀A20、关闭旁路阀B21,打开支路阀D24,打开支路阀E25,打开支路阀F26,关闭排空阀B14,对支路吹扫;气体从减压阀3、通气阀D5、旁路阀A20平行通过支路阀A11、支路阀B12、支路阀C13平行通过支路阀D24、支路阀E25、支路阀F26、排空阀A7、排空口A27。另外,一般是指电堆连接在系统上做吹扫,以消除其它气体影响,或排除非常规气体的滞留,如使用了氦气、氢气。其中,由于电堆管理原因,氢气不常使用,首先是为防止电堆带电引起一系列问题。
关闭旁路阀A20,关闭支路阀D24,关闭支路阀E25,关闭支路阀F26,打开旁路阀C22,对旁路阀C22至排空阀A27支路排空;
在未连接被测单元时,关闭旁路阀D23,打开通气阀A10,打开通气阀B9,打开通气阀C8,对通气阀与连接口的通气管线吹扫。
2.2对被测单元吹扫,按照许可压力下操作。在被测单元具有开路或阀控可以形成吹扫的排空通路时,系统对所有阀体断电,然后关闭旁路阀D23,打开通气阀A10,打开通气阀B9,打开通气阀C8,打开通气阀D5气体进入被测单元,并从被测单元的排空通路排出。
3.外漏检测方法
外漏包括总外漏和各个独立腔体的分外漏。
3.1总外漏的检测方法:
关闭排空阀B14,打开通气阀D5,测试气体依次经过旁路阀D23、旁路阀A20,支路阀A11、支路阀B12、支路阀C13进入被测单元,同时测定3个腔体的泄露总和,达到气体压力平衡,然后打开旁路阀B21,关闭旁路阀A20,从被测单元的泄露的气体是通过流量计19传送的,即,流量计19读数是总泄漏量。根据被测单元的许可总外漏泄漏量,如果总外漏超过该量值,则关闭通气阀D5,停止测试,并报警。
3.2分外漏的检测方法:
对于通过了总外漏检测的单一腔体外漏测试,这里以第一腔测漏为例,其它各腔类似。具体方法是:
按照总外漏测定后,不改变状态,直接进行单腔体的检测。打开通气阀B9、打开通气阀C8,关闭支路阀B12、关闭支路阀C13,连接口B17、连接口C18是通过通气阀B9、通气阀C8直接供气,第二腔体和第三腔体泄露的气体不通过流量计19,并且保证各腔体的气压相同,不发生内漏影响。连接口A16连接第一腔体,通过流量计19的气体流量是第一腔体的泄漏量。根据被测单元的第一腔外漏许可泄漏量,如果外漏超过该量值,则关闭通气阀D5,按照放空操作方法放空,全部阀体复原,即处于放空状态,防止腔体之间的压差超过被测单元许可,停止测试,并报警。
4.内漏检测方法
经过外漏检测合格,然后进行内漏检测,内漏是指不同腔体之间的泄漏量。由于外漏的实际存在,需要在测定的内漏流量中减除外漏量,作为实际内漏量。内漏的检测压力可能不同于外漏检测压力,通过并联的不同的减压支路可以直接切换,或调解减压阀的压力,这里不做详细描述。内漏检测有腔体之间的相对压力高低,因此有多种组合或相邻情况,这里仅讨论其中一种,其它情况类似。
本实施例中以第一腔体与第二腔体之间的检测为例,其它内漏测试类似。
为简便描述起见,外漏检测通过后,设定处于在放空状态。
关闭旁路阀D23、排空阀A7、支路阀A11、支路阀B12,打开通气阀A10、支路阀E25、旁路阀C22,旁路阀B21关闭旁路阀A20。打开通气阀D5,气体通过通气阀A10、连接口A16,进入被测单元第一腔,向第二腔泄露的气体经过连接口B17、支路阀E25、旁路阀C22、旁路阀B21,进入流量计19,从排空阀B14排放得到第一腔向第二腔的泄漏量,计算机减掉相同压力下的第一腔外漏泄漏量,得到第一腔向第二腔的内漏泄漏量。根据计算机设定的被测单元的许可内漏泄漏量,如果计算机比较测定值超过该设定量值,则关闭通气阀D5,按照放空操作方法放空,全部阀体复原,即处于放空状态,停止测试,并报警。
以上所述,仅为本发明创造较佳的具体实施方式,但本发明创造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创造披露的技术范围内,根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

Claims (3)

1.燃料电池的极板和电堆气密性检测系统,其特征在于,包括自动化控制单元、气体控制单元和被测单元;气体控制单元通过管路与被测单元连接;气体控制单元与自动化控制单元连接;
在气体控制单元中,在气源(1)与连接口之间设有直通干路,连接口与被测单元连接;在每条直通干路上均设有通气阀,
在气源与排空口之间设有旁路,该旁路上分流出若干支路,使支路汇集于直通干路上,对被测单元提供气体;该支路位于通气阀的下游,支路的出口段与设有流量计的旁路连接;
所述直通干路上设有压力表、通气阀;支路上设有支路阀;旁路上设有旁路阀和流量计,在排空口的前端设有排空阀;
所述气源(1)与连接口之间分别设有三条并联的直通干路L1、L2、L3,连接口A(16)与被测单元第一腔体连接、连接口B(17)与被测单元第二腔体连接、连接口C(18)与被测单元第三腔体连接;通气阀A(10)设在直通干路L1的前端,通气阀B(9)设在直通干路L2的前端,通气阀C(8)设在直通干路L3的前端;直通干路L0为设在气源(1)与直通干路并联接口之间的管路;
在气源(1)与排空口B(15)之间设有旁路P2,旁路P2与直通干路L1、L2、L3并联设置,旁路P2上依次设有旁路阀D(23)、旁路阀B(21)、流量计(19);该旁路P2出口端设有排空阀B(14),位于旁路P2出口的前端管路上分流出支路M1、M2、M3;支路与直通干路对应连接,并分别在支路与直通干路连接入口前端、支路出口端设有支路阀;支路M1、M2、M3出口设置旁路P1上,旁路P1一端设有排空阀A(7)与排空口A(27)连接,另一端与旁路P2连接且该连接处位于旁路阀D(23)、旁路阀B(21)之间,使设置旁路P1上的旁路阀C(22)与旁路阀D(23)并联;在与旁路阀B(21)和流量计(19)所在管路上还并联设有旁路P3,在旁路P3上设有旁路阀A(20);
在直通干路L0上依次设有气源压力表(2),减压阀(3),减压压力表(4),通气阀D(5),安全阀(28),通气压力表(6);
所述支路M1与直通干路L1连接,支路M2与直通干路L2连接,支路M3与直通干路L3连接;
当被测试单元为电堆时,所述的气体控制单元出口与电堆各腔入口连接,电堆的出口端封闭;当被测单元为极板或多个极板的叠片时,使用与端板结构的夹具,在压机上施压使夹具闭合处于类电堆组装状态,气体控制单元出口通过夹具连接到极板或叠片的各腔体入口,而夹具对应极板、叠片的各腔体出口置于封闭状态。
2.采用权利要求1所述系统检测燃料电池的极板和电堆气密性的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1.设定参数
启动前根据被测单元的安全承压范围设定设定气体操作压力;
S2.吹扫
对管路吹扫包括分别对直通干路、支路、旁路的吹扫:
旁路吹扫:设置对应阀门,使气源通过直通干路L0分别对流量计(19)所在旁路P2及不含流量计(19)旁路P3进行吹扫
支路吹扫:设置对应阀门,使气源通过直通干路L0、旁路P2、旁路P3、支路M1、支路M2、支路M3由旁路P1排空口排出
直通干路吹扫:设置对应阀门,使气源通过直通干路L0分别进入直通干路L1、L2、L3进行吹扫;
对被测单元吹扫:设置对应阀门,使气源通过直通干路L0分别进入直通干路L1、L2、L3对连接的被测单元进行吹扫;
S3.外漏检测
总外漏:关闭排空阀B(14),使直通干路L0、旁路P2、支路及被测单元形成闭合回路,通过控制与流量计串联或并联的旁路阀可得被测单元总外漏泄漏量,根据被测单元的许可总外漏泄漏量判断是否符合要求;
分外漏:测定其中一个腔体的外漏时对另外暂不测定的两个腔体内充入相同压力气体,关闭暂不测定腔体的支路阀,使直通干路L0、旁路P2、待测腔体支路及待测腔体形成闭合回路,通过控制与流量计串联或并联的旁路阀可得待测腔体泄漏量,根据被测单元的许可总外漏泄漏量判断是否符合要求;
流量计可以采用多个量程范围匹配,并在开始测量时采用大流量范围的流量计,根据实测数据如果在小流量计范围内,则切换到小量程的流量计;
S4.内漏检测
将排空阀开放,对不参与测定的腔体所对应支路上阀门关闭,气体经过直通干路流向对相对高压的腔体,泄露气体从另一腔体进入其对应的支路及流量计(19)旁路,得到相对高压的腔体向另一腔体的内漏泄漏量;根据相同压力下相对高压的腔体外漏泄露量,计算可得实际的内漏泄漏量。
3.根据权利要求2所述系统检测燃料电池的极板和电堆气密性的方法,其特征在于,内漏泄露量=测定的内漏泄露量-外漏泄露量。
CN201911367712.6A 2019-12-26 2019-12-26 燃料电池的极板和电堆气密性检测系统及其检测方法 Active CN111044234B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911367712.6A CN111044234B (zh) 2019-12-26 2019-12-26 燃料电池的极板和电堆气密性检测系统及其检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911367712.6A CN111044234B (zh) 2019-12-26 2019-12-26 燃料电池的极板和电堆气密性检测系统及其检测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111044234A CN111044234A (zh) 2020-04-21
CN111044234B true CN111044234B (zh) 2021-08-27

Family

ID=70240508

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911367712.6A Active CN111044234B (zh) 2019-12-26 2019-12-26 燃料电池的极板和电堆气密性检测系统及其检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111044234B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111982420B (zh) * 2020-08-18 2022-08-26 厦门晋简新能源科技有限公司 一种燃料电池电堆压差式漏气测试装置及测试方法
CN112304532B (zh) * 2020-11-27 2023-05-05 上海捷氢科技股份有限公司 一种燃料电池气密性检测设备及检测方法
CN112820910B (zh) * 2021-01-20 2023-01-17 清华大学 封闭环境燃料电池系统防漏氢及安全保障方法和装置
CN113916464B (zh) * 2021-09-30 2023-11-17 广东利元亨智能装备股份有限公司 电堆串气检测方法和外泄漏检测方法,及其气密检测方法
CN114006012A (zh) * 2021-10-25 2022-02-01 上海神力科技有限公司 一种燃料电池双极板高低温冲刷测试系统以及方法
CN114486085A (zh) * 2022-02-15 2022-05-13 上海捷氢科技股份有限公司 一种燃料电池电堆气密性的检测装置及检测方法
CN118130017A (zh) * 2024-05-07 2024-06-04 宁波绿动燃料电池有限公司 燃料电池电堆内漏气密性检测系统及方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2816762A1 (fr) * 2000-11-14 2002-05-17 Air Liquide Procede et dispositif de securite pour le demarrage et l'arret d'une pile a combustible
US20040033399A1 (en) * 2002-07-30 2004-02-19 Denso Corporation Fuel cell control system
CN103748722A (zh) * 2012-03-21 2014-04-23 奥迪股份公司 用于检查燃料电池系统的气体密封性的方法
CN104180958B (zh) * 2014-08-27 2017-07-04 上海韦宁新能源科技发展有限公司 一种燃料电池电堆泄漏率测试装置与方法
CN208795442U (zh) * 2018-10-22 2019-04-26 苏州科联盈自动化系统有限公司 用于新能源汽车电池包的氢氮混合气充注检漏设备
CN109713334A (zh) * 2019-02-01 2019-05-03 清华大学 燃料电池电堆测试台及其使用方法
CN110336058A (zh) * 2019-07-26 2019-10-15 武汉众宇动力系统科技有限公司 一种燃料电池堆检测方法和检测装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100969066B1 (ko) * 2008-04-28 2010-07-09 현대자동차주식회사 연료전지용 분리판 연속식 기밀 검수 장치

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2816762A1 (fr) * 2000-11-14 2002-05-17 Air Liquide Procede et dispositif de securite pour le demarrage et l'arret d'une pile a combustible
US20040033399A1 (en) * 2002-07-30 2004-02-19 Denso Corporation Fuel cell control system
CN103748722A (zh) * 2012-03-21 2014-04-23 奥迪股份公司 用于检查燃料电池系统的气体密封性的方法
CN104180958B (zh) * 2014-08-27 2017-07-04 上海韦宁新能源科技发展有限公司 一种燃料电池电堆泄漏率测试装置与方法
CN208795442U (zh) * 2018-10-22 2019-04-26 苏州科联盈自动化系统有限公司 用于新能源汽车电池包的氢氮混合气充注检漏设备
CN109713334A (zh) * 2019-02-01 2019-05-03 清华大学 燃料电池电堆测试台及其使用方法
CN110336058A (zh) * 2019-07-26 2019-10-15 武汉众宇动力系统科技有限公司 一种燃料电池堆检测方法和检测装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Accelerated testing of solid oxide fuel cell stacks for micro combined heat and power application;Anke Hagen等;《Journal of Power Sources》;20151230;全文 *
国内固体氧化物燃料电池研究现状与展望;常贵可等;《广州化工》;20190908;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111044234A (zh) 2020-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111044234B (zh) 燃料电池的极板和电堆气密性检测系统及其检测方法
CN104180958B (zh) 一种燃料电池电堆泄漏率测试装置与方法
CN101258456B (zh) 使用具有压力传感器的流量控制装置的流体供给系统的异常检测方法
JP5679367B2 (ja) バッテリーボックス気密検査装置
CN110987324A (zh) 一种燃料电池气密性测试设备和测试方法
CN111129549B (zh) 快速检测燃料电池堆串漏的系统及方法
JP7165303B2 (ja) 電池パックのリーク検査方法およびリーク検査装置
CN112240819A (zh) 一种阀门检测系统
CN110987322A (zh) 一种燃料电池电堆气密性检测装置以及检测方法
JP2003322583A (ja) リーク検査方法及び被検査物、並びに、ガス透過特性測定方法及び被測定物
CN112304532B (zh) 一种燃料电池气密性检测设备及检测方法
KR20220081032A (ko) 유체 제어밸브용 성능 검사 시스템 및 검사방법
CN218444350U (zh) 燃料电池电堆气密性检测系统
JPH06235680A (ja) 逆止弁用試験装置及び逆止弁の試験方法
KR20080021421A (ko) 정-부압 일체형 기밀 시험 장치
KR20210006729A (ko) 멀티 검사가 가능한 가스 누출 결함 검사 시스템
CN215178450U (zh) 一种石墨双极板流道裂纹的检测装置
JP5392220B2 (ja) バッテリーボックス気密検査装置
CN115882010A (zh) 燃料电池及其气密性检测方法
CN115962898A (zh) 一种燃料电池的气密测试装置以及方法
JPH09115555A (ja) 電池の気密性の検査方法及び検査装置
CN218180228U (zh) 一种燃料电池综合测漏系统
CN221055991U (zh) 一种燃料电池单电池气密流阻检测装置
CN216081942U (zh) 电堆气密性检测系统
CN218895903U (zh) 一种多通道自动气压密封性测试装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: Gas tightness detection system and detection method for fuel cell plates and stacks

Granted publication date: 20210827

Pledgee: Huaxia Bank Co.,Ltd. Dalian Xinghai Plaza Branch

Pledgor: DALIAN RIGOR NEW ENERGY TECHNOLOGY CO.,LTD.

Registration number: Y2024980002472