CN111521348A - 一种燃料电池测漏端板、测漏检测装置和测漏检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种燃料电池的测漏检测装置及其测漏方法，测漏检测装置包括测漏平台、伺服压机，测漏平台具有伸缩端，测漏端板分别设置在伸缩端和测漏平台上，还包括顺次连接在测漏端板的进气口上的气源、进气管路、开关阀、调压阀，还包括顺次连接在测漏端板的出气口上的出气管路、储水容器。本发明结构简单、制作方便、制造成本低、检测准确率和检测效率高，对燃料电池领域的快速发展起到一定的促进作用，适用于在本领域大面积推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃料电池组件的检测技术领域，具体涉及一种燃料电池金属双极板及膜电极的测漏装置。
背景技术
燃料电池是一种将化学能直接转化成电能的清洁能源技术，具有高能量转换效率、结构简单、低排放、低噪音等优点，可广泛应用于车用动力、移动电源及通信基站备用电源等领域，它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术。
燃料电池主要由膜电极和双极板构成。膜电极(MEA)是燃料电池的核心，MEA一般由四部分组成：分别为质子交换膜、催化剂、扩散层、保护边框，制备过程主要是在质子交换膜两边喷涂催化剂，再用保护边框包覆在交换膜两侧，最后用扩散层夹住带催化剂的质子交换膜。在喷涂及后续热压过程中有可能出现膜电极破损情况，造成工作时氢气和空气混合，则有发生燃烧乃至爆炸的危险，这就需要事先对膜电极进行测漏。
双极板是电池的重要组成部分，在燃料电池中起到收集电流、气体分配、支撑膜电极以及水管理、热管理的作用；同时双极板内的燃料气、氧化剂和冷却剂三个部分中任意一个部分有漏气也都会直接影响电堆的发电效率、性能及安全性，因此如何快速检定双极板的完整性和密封性是十分关键的。双极板，尤其是金属双极板可以采用直接冲压薄板形成，易于大批量生产，且可以大幅度提高燃料电池的比能量和比功率、降低电池成本；此外，由于金属材料具有导电导热性好、机械强度高、容易薄片化、易加工等优点，成为燃料电池双极板的首选材料之一，世界各大公司及研究单位纷纷进行金属双极板的开发和研究。但在冲压过程中容易导致金属极板的泄露，因此后续的测漏检验是必不可少的。
在现有技术中，大连新源动力股份有限公司(专利号CN201220563942)和上海神力科技有限公司在实用新型专利(专利号ZL200420114362.5)中提出的燃料电池膜电极测漏装置都存在以下缺点：检测装置复杂；检测时装夹费时、费力；需要真空泵；需要自己装拆夹具。
另外，现有的双极板测漏装置中为了很好地固定被测双极板，通常采用多个螺母将被测双极板固定连接至测漏装置中，然后将其置于水中进行检测，这种方式测量时间较长，效率较低，且拆装工序复杂，无法准确模拟实际工况；由于需在水中进行检测，导致工作环境杂乱，且效果不直观。而且，膜电极和双极板的测漏装置一般是两种不同的工装，通用性差，成本较高，造成资源浪费。
因此，本领域急需一种结构简单、检测准确率高、适于大面积推广的测漏装置和测漏方法。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种燃料电池测漏端板、测漏检测装置和测漏检测方法，特别适用于燃料电池双极板和膜电极的测漏检测。测漏端板设有进气口、出气口、端板定位销孔、待测品定位销孔、密封垫槽、存气空腔。所述出气口和所述出气口分别设置在所述测漏端板的两侧。所述端板定位销孔有两个，分别设置在所述测漏端板的两端。所述密封垫槽凹陷设置在所述测漏端板的中部，所述待测品定位销孔有多个，分别设置在所述密封垫槽的两侧。所述密封垫槽组成存气空腔的腔壁，所述存气空腔与所述进气口和所述出气口相连。
一种燃料电池的测漏检测装置，包括测漏平台、伺服压机，所述测漏平台具有伸缩端，测漏端板分别设置在所述伸缩端和所述测漏平台上，还包括顺次连接在所述测漏端板的所述进气口上的气源、进气管路、开关阀、调压阀，还包括顺次连接在所述测漏端板的所述出气口上的出气管路、储水容器。
一种燃料电池的测漏检测方法，其使用上述测漏检测装置，包括使用定位销密封垫固定于两个测漏端板的密封垫槽内，将待测产品置于测漏平台上的测漏端板上，通过待测品定位销孔固定，启动伺服压机，压紧，并保持压力，同时确保整体的气密性，出气管路的终端出气口置于储水容器的液面以下，打开空压机气源开关，调节进气管路上的阀门，保持压力，稳定后关闭进气口开关阀门，首先观察压力表的变化，若表值明显降低，则存在泄漏问题，再观察储水容器内的页面变化，如有气泡产生，则待测产品存在泄漏，如无气泡产生，则是密封问题；若表值在一定时间内无明显变化，且容器中无气泡产生，则待测产品合格。
优选所述密封垫高于所述测漏端板平面。
本发明所述的燃料电池测漏端板、测漏检测装置和测漏检测方法，结构简单、制作方便、制造成本低、检测准确率和检测效率高，对燃料电池领域的快速发展起到一定的促进作用，适用于在本领域大面积推广。
附图说明
附图1为本发明所述测漏端板的结构示意图；
附图2为本发明所述测漏端板安装工件后的结构示意图；
附图3为本发明所述测漏检测装置的结构示意图。
附图标记如下：
1-测漏端板；2-存气空腔；3-端板定位销孔；4-待测品定位销孔；5-进气口；6-密封垫槽；
31-端板定位销；7-待测品；71-待测品定位销；
8-气源；9-储水容器；10-伺服压机；11-进气管路；12-出气管路；13-压力表；14-调压阀；15-开关阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述。
参见附图1-2，测漏端板设有进气口、出气口(另一侧，未示出)、端板定位销孔、待测品定位销孔、密封垫槽、存气空腔。出气口和出气口分别设置在所述测漏端板的两侧。端板定位销孔有两个，分别设置在测漏端板的两端，保持固定的稳定性和可靠性。密封垫槽凹陷设置在测漏端板的中部，待测品定位销孔有两个，或者更多，分别设置在密封垫槽的两侧。密封垫槽组成存气空腔的腔壁，存气空腔与进气口和出气口相连。
参见附图3，测漏检测装置包括两个测漏端板，可以命名为上端板和下端板，上下端板上都设有进出气口、端板定位销孔、待测品定位销孔、其尺寸与待测件的幅宽相同密封垫槽、存气空腔；其他配套装置包括伺服压机、进气管路、开关阀、调压阀、压力表、出气管路、储水容器等。
首先将测漏工装的上下端板分别固定于伺服压机的上部伸缩端和下部平台上，将定位销分别置于相应的孔内，将密封垫固定于上下端板的相应槽内(密封垫要高于端板平面，以便起到密封作用)，将燃料电池双极板置于下端板对应的定位销内，启动伺服压机，压紧上端板，并保持一定的压力，确保测漏工装的气密性，使测试气体不会从密封垫处泄露；连接好进出气管路及配件，并将出气管路的终端出气口置于有水的储水容器内，且出气口在液面以下。打开空压机气源开关，调节进气管路上的阀门，使后端压力表显示一定数值(0～0.25MPa)，稳定后关闭进气口开关阀门，首先观察压力表的变化，若表值明显降低，则存在泄漏问题，再观察储水容器内的页面变化，如有气泡产生，则待测产品存在泄漏，如无气泡产生，则是密封问题；若表值在一定时间内无明显变化，且容器中无气泡产生，则待测产品合格。
同理，如果待测产品为膜电极，由于其材质本身允许气体缓慢通过，如果压力表在一定时间内有微量变化(如3min内压力值由0.16MPa减小到0.15MPa)，相应的储水容器中的出气量很少，则视为产品合格。
在一个具体实施例中，分别将上下测漏端板固定于伺服压机上，依次将空压机、开关阀、调压阀、压力表用管路连接于上测漏端板的进气口，下测漏端板的出气口连接管路置于有水的储水容器内。待双极板为冲压成形的金属板，将金属板利用待测品定位销置于下测漏端板内，利用伺服压机将上下测漏端板压合，并保持显示压力为500kg，打开进气管路上的开关阀，利用调压阀调节进气压力为0.12MPa，关闭进气管路上的开关阀，观察压力表有无明显降低，以及储水容器的出气口有无明显气泡产生，如果在2min内，压力表值无变化，且储水容器的出气口无气泡产生，则视为该金属板合格；此时缓慢升高上测漏端板，以便于泄压，取出双极板，可进行下一个循环测试。
在另一个实施例中，分别将上下测漏端板固定于伺服压机上，依次将空压机、开关阀、调压阀、压力表利用管路连接于上测漏端板的进气口，下测漏端板的出气口连接管路置于有水的储水容器内。待测品为自制膜电极，将膜电极利用待测品定位销置于下测漏端板内，利用伺服压机将上下测漏端板压合，并保持显示压力为400kg，打开进气管路上的开关阀，利用调压阀调节进气压力为0.16MPa，关闭进气管路上的开关阀，观察压力表有无明显降低，以及储水容器的出气口有无明显气泡产生，如果在3min内，压力表显示压力不低于0.15MPa，则视为该膜电极合格；此时缓慢升高上测漏端板，以便于泄压，取出膜电极，可进行下一个循环测试。
以上所述，仅为本发明专利较佳的具体实施方式，但本发明专利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专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明专利的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种燃料电池测漏端板，其特征在于：设有进气口、出气口、端板定位销孔、待测品定位销孔、密封垫槽、存气空腔。
2.如权利要求1所述的测漏端板，其特征在于：所述进气口和所述出气口分别设置在所述测漏端板的两侧。
3.如权利要求2所述的测漏端板，其特征在于：所述端板定位销孔有两个，分别设置在所述测漏端板的两端。
4.如权利要求3所述的测漏端板，其特征在于：所述密封垫槽凹陷设置在所述测漏端板的中部，所述待测品定位销孔有多个，分别设置在所述密封垫槽的两侧。
5.如权利要求4所述的测漏端板，其特征在于：所述密封垫槽组成存气空腔的腔壁，所述存气空腔与所述进气口和所述出气口相连。
6.一种燃料电池的测漏检测装置，其特征在于：包括测漏平台、伺服压机，所述测漏平台具有伸缩端，如权利要求1-5任一所述的测漏端板分别设置在所述伸缩端和所述测漏平台上，还包括顺次连接在所述测漏端板的所述进气口上的气源、进气管路、开关阀、调压阀，还包括顺次连接在所述测漏端板的所述出气口上的出气管路、储水容器。
7.一种燃料电池的测漏检测方法，其使用如权利要求6所述的测漏检测装置，包括使用定位销密封垫固定于两个测漏端板的密封垫槽内，将待测产品置于测漏平台上的测漏端板上，通过待测品定位销孔固定，启动伺服压机，压紧，并保持压力，同时确保整体的气密性，出气管路的终端出气口置于储水容器的液面以下，打开空压机气源开关，调节进气管路上的阀门，保持压力，稳定后关闭进气口开关阀门，首先观察压力表的变化，若表值明显降低，则存在泄漏问题，再观察储水容器内的页面变化，如有气泡产生，则待测产品存在泄漏，如无气泡产生，则是密封问题；若表值在一定时间内无明显变化，且容器中无气泡产生，则待测产品合格。
8.如权利要求7所述的测漏检测方法，其特征在于：所述密封垫高于所述测漏端板平面。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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