CN111323706A - 一种燃料电池用电堆巡检装置及其测试电堆电压的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池用电堆巡检装置及其测试电堆电压的方法，包括用于测量电堆单池电压的探针和具有抽拉结构的夹具；所述探针为金属弹簧探针；所述具有抽拉结构的夹具包括压块和承载块，所述压块和承载块通过卡槽式抽拉结构滑动连接；所述压块和承载块均设有若干夹具孔，所述探针通过夹具孔与夹具插接。本发明的巡检装置具有非常好的通用性和灵活性，因为该方法的探测针孔间距可调、探针的伸缩长度也具有较广的可调节性，电堆成功组装之后再安装巡检的方式也使得巡检易于维修或更换，具有使用方便、加工工艺简单、成本低、环境温度耐受性好、易于批量制备等优点。

Description

一种燃料电池用电堆巡检装置及其测试电堆电压的方法
技术领域
本发明涉及一种燃料电池用电堆巡检测试装置，具体的说是一种用于质子交换膜燃料电池、直接液体燃料电池和质子交换膜型水电解池的电堆的巡检探针和夹具以及夹具在电堆上的固定装置。
背景技术
膜电极中可有效进行物质传递的疏松多孔结构、以及制备的膜电极的一致性和重现性对于燃料电池技术的进一步发展起到了决定性作用。为了提高燃料电池电堆的寿命，及时监控电堆中单电池的性能“短板”，设计具有实时监控功能的电堆巡检装置是成功的关键。同时，针对燃料电池电堆的批量生产，电堆的标准化检测方法及检测装置的建立是关键基础。目前通常采用的电堆巡检方法，如金属板焊接线、石墨板预留孔的方法，其中金属板焊接线是将不锈钢金属双极板与导线焊接，石墨板预留孔是在石墨板上留有接插触点。上述传统的巡检装置收到电堆测试环境的影响，存在固定方式不可靠、虚焊、虚接等问题，巡检连接失效需要将整个电堆打开维修，并且由于触电、焊点与温度较高的电堆直接接触，易于造成腐蚀失效等问题无法解决，导致了测试装置的寿命短，造成电堆巡检信息的不可靠，所以传统的巡检产品的可靠性和寿命不佳。
发明内容
为解决现有技术的问题，本发明提供本发明的目的在于提供一种通用性和可维修性好，寿命长的燃料电池用电堆巡检装置。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种燃料电池用电堆巡检装置，包括用于测量电堆单池电压的探针和；
所述探针为金属弹簧探针；
所述具有抽拉结构的夹具包括压块和承载块，所述压块和承载块通过卡槽式抽拉结构滑动连接；
所述压块和承载块均设有若干夹具孔，所述探针通过夹具孔与夹具插接。
所述具有抽拉结构的夹具的上层为压块，下层为承载块，所述压块与电堆的固定杆相配合，用于夹具电堆上的固定，所述承载块位于压块的下方，所述压块与承载块滑动连接，实现水平方向的抽拉。
所述抽拉结构为单层或多层抽拉结构。所述巡检装置分为上下两层至数层，通过抽拉，可延长或缩短所述巡检探测器的适应长度，可适合各种不同尺寸长度的电堆，具有通用性。
基于上述技术方案，所述抽拉结构为凹凸卡槽式抽拉结构。
基于上述技术方案，所述探针为镀金弹簧探针，镀金范围包括整个探针的外表面，尤其是探针针尖与极板所接触部位；所述探针为2-500个为一组；探针直径0.1-3mm；探针尖端可为球形、半球形、锥形、梅花形等；所属探针包含有内置弹簧，用于储存势能以提供与电堆的接触压力。
所述抽拉结构双层的上层为压块，下层为承载块，压块比承载块具有更长的弹簧探针尺寸，更大的弹簧探针伸缩量。
基于上述技术方案，优选的情况下，所述夹具应用于燃料电池的材料耐温范围为-45℃至300℃。所述夹具由高强度耐热工程塑料制成，包含SPEEK、PPS、双马来酰亚胺、PTFE、FEP、PFA等。
基于上述技术方案，优选的情况下，所述巡检装置的组装方法为：将弹簧探针至于夹具孔中夹紧，弹簧探针尾端焊接导线与巡检测试仪器的排线接口相连。
用上文所述的燃料电池用电堆巡检装置测试电堆电压的方法为：将夹具推入电堆的双极板与固定杆的空隙中，压块与固定杆相配合，通过夹具上的卡槽与电堆固定杆卡位固定，使夹具固定于燃料电池电堆的双极板与固定杆的空隙中，并采用螺丝紧固固定，使夹具上的弹簧探针与燃料电池电堆的双极板依次连接，探针尾端通过电线与电压测试装置或交流阻抗测试装置相连。
本发明的有益效果：
使用本发明的巡检装置，探针焊点不与燃料电池表面相接触，探针与电堆的接触点有镀金层作为防腐及降低接触电阻的涂层。探针与电堆的接触点压力由弹簧的特性决定，其一致性和稳定性较高。夹具安装方便，可在电堆组装完成后在测试台架上即时安装、即时使用，简化了电堆组装的工艺。夹具的安装位置方便，在电堆紧固螺杆与电堆之间的空隙，不增加电堆的投影尺寸。
本发明巡检装置的材料耐受性好，工程塑料具有耐腐蚀、耐酸碱、耐高温的特性，配合镀金的探针，可适应广泛的燃料电池测试环境(-60℃-300℃)。该巡检装置通用性好，单池的间距可任意调节，可实现定制化的设计。此装置可提高电堆的生产效率、测试效率、测试仪器寿命。
本发明的巡检装置具有非常好的通用性和灵活性，因为该方法的探测针孔间距可调、探针的伸缩长度也具有较广的可调节性，电堆成功组装之后再安装巡检的方式也使得巡检易于维修或更换。所述抽拉结构为包含探针的工程塑料夹具由多层结构组成，使用时可直接使用一层或抽出其中的一层或数层至所需的电堆长度。
与现有技术相比，本发明解决了多单池燃料电池电堆巡检的问题，以及电堆包含单池节数变化带来的巡检工具的更换不方便的问题，具有使用方便、加工工艺简单、成本低、环境温度耐受性好、易于批量制备等优点。
附图说明
图1本发明巡检装置俯视结构设计示意图；
图2抽拉结构示意图；
图3本发明巡检装置在测试电堆电压的监测正视示意图；
图4本发明巡检装置在测试电堆的监测立体示意图；
图5本发明探针与夹具孔安装的分解示意图；
图中：1、导线，2、夹具，3、探针，4、卡槽，5、压块、6、承载块，7、电堆，8、固定杆，9、夹具孔，10、双极板，11、膜电极。
具体实施方式
下述非限定性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例
如图1-5所示，一种燃料电池用电堆巡检装置，包括用于测量电堆单池电压的探针3和具有抽拉结构的夹具2；所述探针3为金属弹簧探针3；所述具有抽拉结构的夹具2包括压块5和承载块6，所述抽拉结构为单层抽拉结构，所述夹具2分为上下两层，所述上层为压块5，下层为承载块6，所述压块5和承载块6通过凹凸卡槽4式抽拉结构滑动连接；所述压块5和承载块6均设有若干夹具孔9，所述探针3通过夹具孔9与夹具2插接。所述压块比承载块具有更长的弹簧探针尺寸，更大的弹簧探针伸缩量。
将弹簧探针3至于夹具孔9中夹紧，弹簧探针3尾端焊接导线1与巡检测试仪器的排线接口相连。
将夹具2推入电堆固定杆8下，通过夹具3上的卡槽4与电堆固定杆8卡位固定，使夹具2固定于燃料电池电堆7的双极板10与固定杆8的空隙中，并采用螺丝紧固固定，使夹具2上的弹簧探针3与燃料电池电堆7的双极板10依次连接，所述双极板10为石墨板，探针3编号1依靠弹簧压缩接触石墨板编号1，探针3编号100依靠探针的弹簧压缩接触石墨板编号100。探针3尾端通过导线1与电压测试装置或交流阻抗测试装置相连。电压读取装置包含快速自动读取、记录电压的功能，并配备跳转测试回路的电路控制板。通过电控板顺序跳跃，实现对电堆各个单池电压的快速测量。交流阻抗的测试方法：第一个单池采用10khz交流信号，接着第二个单池9khz,。。。第五十个单池1hz。一个循环每一个电池均取不同的频率测量之后，第一个单池9khz。。。。第五十个单池10khz.这样能大概保证电堆的各单池同一时间状态的测量。
使用本发明的巡检装置，探针3焊点不与燃料电池表面相接触，探针3与电堆7的接触点有镀金层作为防腐及降低接触电阻的涂层。探针3与电堆7的接触点压力由弹簧的特性决定，其一致性和稳定性较高。夹具安装方便，可在电堆7组装完成后在测试台架上即时安装、即时使用，简化了电堆7组装的工艺。夹具的安装位置方便，在电堆固定杆8与电堆7之间的空隙，不增加电堆7的投影尺寸。
本发明的巡检装置具有非常好的通用性和灵活性，因为该方法的探测3针孔间距可调、探针的伸缩长度也具有较广的可调节性，电堆成功组装之后再安装巡检的方式也使得巡检易于维修或更换，具有使用方便、加工工艺简单、成本低、环境温度耐受性好、易于批量制备等优点。
对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种燃料电池用电堆巡检装置，其特征在于，包括用于测量电堆单池电压的探针和具有抽拉结构的夹具；
所述探针为金属弹簧探针；
所述具有抽拉结构的夹具包括压块和承载块，所述压块和承载块通过卡槽式抽拉结构滑动连接；
所述压块和承载块均设有若干夹具孔，所述探针通过夹具孔与夹具插接。
2.根据权利要求1所述的燃料电池用电堆巡检装置，其特征在于，所述抽拉结构为单层或多层抽拉结构。
3.根据权利要求1所述的燃料电池用电堆巡检装置，其特征在于，所述抽拉结构为凹凸卡槽式抽拉结构。
4.根据权利要求1所述的燃料电池用电堆巡检装置，其特征在于，所述探针为2-500个为一组。
5.根据权利要求1所述的燃料电池用电堆巡检装置，其特征在于，所述探针的直径0.1-3mm。
6.根据权利要求1所述的燃料电池用电堆巡检装置，其特征在于，所述探针尖端为球形、半球形、锥形或梅花形。
7.根据权利要求1所述的燃料电池用电堆巡检装置，其特征在于，所述夹具由高强度耐热工程塑料制成。
8.根据权利要求7所述的燃料电池用电堆巡检装置，其特征在于，所述夹具由SPEEK、PPS、双马来酰亚胺、PTFE、FEP或PFA制成。
9.用权利要求1所述的燃料电池用电堆巡检装置测试电堆电压的方法，其特征在于，将夹具推入电堆的双极板与固定杆的空隙中，使夹具上的弹簧探针与燃料电池电堆的双极板依次连接，探针尾端通过电线与电压测试装置或交流阻抗测试装置相连。
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