CN112146858A - 一种研究氢燃料电池电堆组装力与密封性的在线测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种研究氢燃料电池电堆组装力与密封性的在线测试方法，具体包括以下步骤：S1、首先将未组装完成的氢燃料电池电堆放置在数显万能试验机内的底板上，然后启动电动伸缩杆，带动夹板向电池电堆进行靠近，通过夹板对电池电堆进行定位，同时将上端板顶部左边的三个进气口通过密封盖进行密封，然后进行组装力和密封性的测试，本发明涉及氢燃料电池电堆测试技术领域。该研究氢燃料电池电堆组装力与密封性的在线测试方法，通过在对电池电堆的组装力进行测试时，通过夹板对电池电堆进行定位后，将未组装的电池电堆进行压紧测试，使得在得出的结果不合格后，不需要将其拆开进行返修，节省了时间，减轻了工作人员的工作量。

Description

一种研究氢燃料电池电堆组装力与密封性的在线测试方法
技术领域
本发明涉及氢燃料电池电堆测试技术领域，具体为一种研究氢燃料电池电堆组装力与密封性的在线测试方法。
背景技术
氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置，其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极，燃料电池对环境无污染，它是通过电化学反应，而不是采用燃烧(汽、柴油)或储能(蓄电池)方式—最典型的传统后备电源方案，燃烧会释放像COx、NOx、SOx气体和粉尘等污染物，如上所述，燃料电池只会产生水和热，如果氢是通过可再生能源产生的(光伏电池板、风能发电等)，整个循环就是彻底的不产生有害物质排放的过程，燃料电池运行安静，噪声大约只有55dB，相当于人们正常交谈的水平，这使得燃料电池适合于室内安装，或是在室外对噪声有限制的地方。
目前在测试氢燃料电池电堆组装力与密封性时，一般都是对通过螺杆组装完成后的电池电堆进行测试，而电池电堆测试结果不合格后，需要对组装完成的电池电堆再次进行拆开返修，操作繁琐，耗时较长，增加了工作量，且现有的测试方式在对组装力进行测试时，没有同时对密封性进行测试，容易导致组装力与密封性的性能不匹配，增加了返修率。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种研究氢燃料电池电堆组装力与密封性的在线测试方法，解决了一般都是对通过螺杆组装完成后的电池电堆进行测试，且现有的测试方式在对组装力进行测试时，没有同时对密封性进行测试，容易导致组装力与密封性的性能不匹配，增加了返修率的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种研究氢燃料电池电堆组装力与密封性的在线测试方法，具体包括以下步骤：
S1、首先将未组装完成的氢燃料电池电堆放置在数显万能试验机内的底板上，然后启动电动伸缩杆，带动夹板向电池电堆进行靠近，通过夹板对电池电堆进行定位，同时将上端板顶部左边的三个进气口通过密封盖进行密封，然后进行组装力和密封性的测试；
S2、通过数显万能实验机将压力施加到预设的组装力，通过压板机构对电池电堆进行压紧，压力传感器测试电池电堆受到的压力值，从而对组装力进行测试；
S3、组装力测试的同时，通过将第一进气管、第二进气管和第三进气管分别与三个进气口依次连通，进行密封性测试，开启氮气瓶，通入氮气，通入氮气的压力值为2-4MPa，设定压力值后，保持该此值稳定后关闭氮气瓶，观察压力表显示值在预设时间内是否有变化，从而检测电堆的密封性；
S4、在检测电堆燃料腔、冷却剂腔和氧化剂腔的密封性时，将第一进气管与燃料腔上的进气口相连接，或者与氧化剂腔上的进气口相连接，把第二进气管和第三进气管内的阀门进行关闭，然后将气体泄漏检测仪与氧化剂腔上的进气口或者燃料腔上的进气口相连接，将冷却剂腔上的进气口通过密封盖密封，开启氮气瓶，通入氮气，通入氮气的压力值为3-6MPa，设定压力值后，保持该此值稳定后关闭氮气瓶，观察气体泄漏检测仪在预设时间内数值的变化，从而检测燃料腔、冷却剂腔和氧化剂腔之间的密封性；
S5、电池电堆通过测试后，将螺杆通过上端板上的通孔和电池电堆一直插入至下端板底部，将电池电堆进行组装，组装完成后，将电池电堆移出该测试设备即可。
优选的，所述步骤S1中的三个进气口从后往前依次为燃料腔进气口、冷却剂腔进气口和氧化剂腔进气口。
优选的，所述步骤S2中数显万能实验机的压力值设置通过外部液晶显示屏进行设置。
优选的，所述步骤S3中第一进气管、第二进气管和第三进气管内部均设置有手动阀门。
本发明还公开了一种研究氢燃料电池电堆组装力与密封性的在线测试装置，包括数显万能实验机、电池电堆和氮气瓶，所述数显万能实验机内壁的底部固定连接有底板，所述氮气瓶的出气口连通有出气管，且出气管远离氮气瓶的一端连通有竖管，所述竖管远离出气管的一侧分别连通有第一进气管、第二进气管和第三进气管，所述底板的顶部通过安装槽固定连接有压力传感器，所述出气管的表面固定连接有压力表。
优选的，所述电池电堆的顶部活动连接有上端板，所述电池电堆的底部活动连接有下端板，且下端板的底部与底板的顶部活动连接，所述上端板顶部的两侧均固定连接有安装板，且安装板的顶部开设有三个进气口。
优选的，所述数显万能实验机内壁顶部的两侧之间滑动连接有压板机构，所述进气口的顶部活动连接有气体泄漏检测仪。
优选的，所述数显万能实验机内壁底部的两侧均固定连接有电动伸缩杆，且电动伸缩杆输出轴的一端固定连接有夹板，所述夹板远离电动伸缩杆的一侧与电池电堆的一侧活动连接。
(三)有益效果
本发明提供了一种研究氢燃料电池电堆组装力与密封性的在线测试方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
(1)、该研究氢燃料电池电堆组装力与密封性的在线测试方法，通过步骤S1中首先将未组装完成的氢燃料电池电堆放置在数显万能试验机内的底板上，然后启动电动伸缩杆，带动夹板向电池电堆进行靠近，通过夹板对电池电堆进行定位，同时将上端板顶部左边的三个进气口通过密封盖进行密封，然后进行组装力和密封性的测试，在对电池电堆的组装力进行测试时，通过夹板对电池电堆进行定位后，将未组装的电池电堆进行压紧测试，使得在得出的结果不合格后，不需要将其拆开进行返修，节省了时间，减轻了工作人员的工作量。
(2)、该研究氢燃料电池电堆组装力与密封性的在线测试方法，通过步骤S3中组装力测试的同时，通过将第一进气管、第二进气管和第三进气管分别与三个进气口依次连通，进行密封性测试，开启氮气瓶，通入氮气，通入氮气的压力值为2-4MPa，设定压力值后，保持该此值稳定后关闭氮气瓶，观察压力表显示值在预设时间内是否有变化，从而检测电堆的密封性，在对组装力进行测试的同时，将三根进气管与电池电堆上的进气口连接，能够对电池电堆的密封性进行测试，使得电堆的组装力与密封性更加匹配，降低返修率。
(3)、该研究氢燃料电池电堆组装力与密封性的在线测试方法，通过进气口的顶部活动连接有气体泄漏检测仪，通过气体泄漏检测仪的设置，在对密封性进行测试的过程中，根据数值便于直观得知气体是否泄漏，提高了测试精确度。
附图说明
图1为本发明结构的主视图；
图2为本发明上端板结构的俯视图；
图3为本发明气体泄漏检测仪结构的立体图。
图中，1数显万能实验机、2电池电堆、3氮气瓶、4底板、5出气管、6竖管、7第一进气管、8第二进气管、9第三进气管、10压力传感器、11压力表、12上端板、13下端板、14安装板、15进气口、16压板机构、17气体泄漏检测仪、18电动伸缩杆、19夹板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明实施例提供一种技术方案：一种研究氢燃料电池电堆组装力与密封性的在线测试方法，具体包括以下步骤：
S1、首先将未组装完成的氢燃料电池电堆2放置在数显万能试验机1内的底板4上，然后启动电动伸缩杆18，带动夹板19向电池电堆2进行靠近，通过夹板19对电池电堆2进行定位，同时将上端板12顶部左边的三个进气口15通过密封盖进行密封，然后进行组装力和密封性的测试；
S2、通过数显万能实验机1将压力施加到预设的组装力，通过压板机构16对电池电堆2进行压紧，压力传感器10测试电池电堆2受到的压力值，从而对组装力进行测试；
S3、组装力测试的同时，通过将第一进气管7、第二进气管8和第三进气管9分别与三个进气口15依次连通，进行密封性测试，开启氮气瓶3，通入氮气，通入氮气的压力值为2-4MPa，设定压力值后，保持该此值稳定后关闭氮气瓶3，观察压力表11显示值在预设时间内是否有变化，从而检测电堆的密封性；
S4、在检测电堆燃料腔、冷却剂腔和氧化剂腔的密封性时，将第一进气管7与燃料腔上的进气口15相连接，或者与氧化剂腔上的进气口15相连接，把第二进气管8和第三进气管9内的阀门进行关闭，然后将气体泄漏检测仪17与氧化剂腔上的进气口15或者燃料腔上的进气口15相连接，将冷却剂腔上的进气口15通过密封盖密封，开启氮气瓶3，通入氮气，通入氮气的压力值为3-6MPa，设定压力值后，保持该此值稳定后关闭氮气瓶3，观察气体泄漏检测仪17在预设时间内数值的变化，从而检测燃料腔、冷却剂腔和氧化剂腔之间的密封性；
S5、电池电堆3通过测试后，将螺杆通过上端板12上的通孔和电池电堆2一直插入至下端板13底部，将电池电堆2进行组装，组装完成后，将电池电堆2移出该测试设备即可。
本发明中，步骤S1中的三个进气口15从后往前依次为燃料腔进气口15、冷却剂腔进气口15和氧化剂腔进气口15。
本发明中，步骤S2中数显万能实验机1的压力值设置通过外部液晶显示屏进行设置。
本发明中，步骤S3中第一进气管7、第二进气管8和第三进气管9内部均设置有手动阀门。
本发明还公开了一种研究氢燃料电池电堆组装力与密封性的在线测试装置，包括数显万能实验机1、电池电堆2和氮气瓶3，数显万能实验机1、氮气瓶3和气体泄漏检测仪17的工作原理和具体结构均为现有技术领域人员公知的内容，在此不做赘述，数显万能实验机1内壁底部的两侧均固定连接有电动伸缩杆18，电动伸缩杆18通过外部控制机构进行控制，电动伸缩杆18的型号为YNT-03，且电动伸缩杆18输出轴的一端固定连接有夹板19，通过夹板19对未组装的电池电堆2进行定位，夹板19远离电动伸缩杆18的一侧与电池电堆2的一侧活动连接，数显万能实验机1内壁顶部的两侧之间滑动连接有压板机构16，压板机构16有外部控制机构进行控制，进气口15的顶部活动连接有气体泄漏检测仪17，通过气体泄漏检测仪17的设置，在对密封性进行测试的过程中，根据数值便于直观得知气体是否泄漏，电池电堆2的顶部活动连接有上端板12，电池电堆2的底部活动连接有下端板13，上端板12、电池电堆2和下端板13上均开设有便于螺杆通过的通孔，且下端板13的底部与底板4的顶部活动连接，上端板12顶部的两侧均固定连接有安装板14，且安装板14的顶部开设有三个进气口15，数显万能实验机1内壁的底部固定连接有底板4，氮气瓶3的出气口连通有出气管5，且出气管5远离氮气瓶3的一端连通有竖管6，竖管6远离出气管5的一侧分别连通有第一进气管7、第二进气管8和第三进气管9，底板4的顶部通过安装槽固定连接有压力传感器10，压力传感器10的型号为PTG501，出气管5的表面固定连接有压力表11。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种研究氢燃料电池电堆组装力与密封性的在线测试方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、首先将未组装完成的氢燃料电池电堆放置在数显万能试验机内的底板上，然后启动电动伸缩杆，带动夹板向电池电堆进行靠近，通过夹板对电池电堆进行定位，同时将上端板顶部左边的三个进气口通过密封盖进行密封，然后进行组装力和密封性的测试；
S2、通过数显万能实验机将压力施加到预设的组装力，通过压板机构对电池电堆进行压紧，压力传感器测试电池电堆受到的压力值，从而对组装力进行测试；
S3、组装力测试的同时，通过将第一进气管、第二进气管和第三进气管分别与三个进气口依次连通，进行密封性测试，开启氮气瓶，通入氮气，通入氮气的压力值为2-4MPa，设定压力值后，保持该此值稳定后关闭氮气瓶，观察压力表显示值在预设时间内是否有变化，从而检测电堆的密封性；
S4、在检测电堆燃料腔、冷却剂腔和氧化剂腔的密封性时，将第一进气管与燃料腔上的进气口相连接，或者与氧化剂腔上的进气口相连接，把第二进气管和第三进气管内的阀门进行关闭，然后将气体泄漏检测仪与氧化剂腔上的进气口或者燃料腔上的进气口相连接，将冷却剂腔上的进气口通过密封盖密封，开启氮气瓶，通入氮气，通入氮气的压力值为3-6MPa，设定压力值后，保持该此值稳定后关闭氮气瓶，观察气体泄漏检测仪在预设时间内数值的变化，从而检测燃料腔、冷却剂腔和氧化剂腔之间的密封性；
S5、电池电堆通过测试后，将螺杆通过上端板上的通孔和电池电堆一直插入至下端板底部，将电池电堆进行组装，组装完成后，将电池电堆移出该测试设备即可。
2.根据权利要求1所述的一种研究氢燃料电池电堆组装力与密封性的在线测试方法，其特征在于：所述步骤S1中的三个进气口从后往前依次为燃料腔进气口、冷却剂腔进气口和氧化剂腔进气口。
3.根据权利要求1所述的一种研究氢燃料电池电堆组装力与密封性的在线测试方法，其特征在于：所述步骤S2中数显万能实验机的压力值设置通过外部液晶显示屏进行设置。
4.根据权利要求1所述的一种研究氢燃料电池电堆组装力与密封性的在线测试方法，其特征在于：所述步骤S3中第一进气管、第二进气管和第三进气管内部均设置有手动阀门。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种研究氢燃料电池电堆组装力与密封性的在线测试装置，包括数显万能实验机、电池电堆和氮气瓶，其特征在于：所述数显万能实验机内壁的底部固定连接有底板，所述氮气瓶的出气口连通有出气管，且出气管远离氮气瓶的一端连通有竖管，所述竖管远离出气管的一侧分别连通有第一进气管、第二进气管和第三进气管，所述底板的顶部通过安装槽固定连接有压力传感器，所述出气管的表面固定连接有压力表。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的一种研究氢燃料电池电堆组装力与密封性的在线测试装置，其特征在于：所述电池电堆的顶部活动连接有上端板，所述电池电堆的底部活动连接有下端板，且下端板的底部与底板的顶部活动连接，所述上端板顶部的两侧均固定连接有安装板，且安装板的顶部开设有三个进气口。
7.根据权利要求1-4任意一项所述的一种研究氢燃料电池电堆组装力与密封性的在线测试装置，其特征在于：所述数显万能实验机内壁顶部的两侧之间滑动连接有压板机构，所述进气口的顶部活动连接有气体泄漏检测仪。
8.根据权利要求1-4任意一项所述的一种研究氢燃料电池电堆组装力与密封性的在线测试装置，其特征在于：所述数显万能实验机内壁底部的两侧均固定连接有电动伸缩杆，且电动伸缩杆输出轴的一端固定连接有夹板，所述夹板远离电动伸缩杆的一侧与电池电堆的一侧活动连接。
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