CN112985708A - 一种燃料电池双极板的气密性检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种燃料电池双极板的气密性检测设备，其包括压合机构、输送组件和检测机构。输送组件将双极板输送至压合机构的压合位，然后通过压合机构压紧并密封双极板上各流道的出入口，最后通过检测机构对其进行检测；检测时通入检测气体，通过气压表读取管路内的气压，当气压达到设定的大小后，记录此刻气体流量计的数值，保压一段时间后，再次记录气体流量计的数值，将气体流量计前后两次的数值作对比，如果后者的数值比前者的数值大，则说明双极板内的流道存在漏气问题，如果两者数值相同，则说明双极板内的流道无漏气，密封性能好。可见，本发明不但能定性地检测到双极板内部的流道是否漏气，并能定量地得到双极板内部流道的气密性能。

Description

一种燃料电池双极板的气密性检测设备

技术领域

本发明属于气密性检测技术领域，尤其涉及一种燃料电池双极板的气密性检测设备。

背景技术

燃料电池是很有发展前途的新动力电源，燃料电池其原理是一种电化学装置，其组成与一般电池相同。其单体电池是由正负两个电极(负极即燃料电极、正极即氧化剂电极)以及电解质组成。不同的是一般电池的活性物质贮存在电池内部，因此，限制了电池容量。而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是个催化转换元件。因此燃料电池是名符其实的把化学能转化为电能的能量转换机器。电池工作时，燃料和氧化剂由外部供给，进行反应。原则上只要反应物不断输入，反应产物不断排除，燃料电池就能连续地发电。当氢气作为燃料电池的燃料时，其产物仅为水。与传统能源相比较，这种发电方式更为清洁。

氢燃料电池的双极板又称集流板，其功能是提供气体流道，防止电池气室中的氢气与氧气串通，并在串联的阴阳两极之间建立电流通路。同时，双极板内还有供水流出的流道。

在双极板生产出来后，为了保证电池产品的性能，有必要对双极板内部的流道(如氢气流道、氧气流道以及水流道)进行密封性检测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种燃料电池双极板的气密性检测设备，其可以用于检测双极板内部流道的密封性能。

本发明是这样实现的，一种燃料电池双极板的气密性检测设备，其包括用于密封双极板内部流道的压合机构、用于控制气压大小的电气比例阀、用于检测气体流量的气体流量计以及排气阀；

其中，所述电气比例阀通过第一管路与所述气体流量计连接，并且，所述第一管路上安装有第一电磁阀；

所述气体流量计通过第二管路与第二电磁阀连接，所述第二管路上安装有第一三通管；所述第二电磁阀通过第三管路与第一气压表连接，所述第三管路上安装有第二三通管；

所述第一三通管的进气口与所述气体流量计连接，其第一出气口与所述第二电磁阀连接，其第二出气口通过排气管路与所述排气阀连接；

所述第二三通管的进气口与所述第二电磁阀连接，其第一出气口与所述第一气压表连接，其第二出气口通过第一检测管路与所述压合机构上的第一通气孔连接；

所述压合机构包括增压缸、通气板、上治具以及下治具，所述通气板以可拆卸的方式固定在所述上治具的顶面，所述增压缸的活塞杆与所述通气板传动连接；所述增压缸能驱动所述通气板以及上治具一起上、下运动，当上治具运动至最下方时恰好与下治具压合；待检测的双极板被密封压合于所述上治具与所述下治具之间；

所述通气板内设有第一气体通道，所述第一气体通道的进气口为与所述第一检测管路连接的第一通气孔，所述上治具设有用于与被检测双极板内部流道的进气口密封相接的第一对接口，所述第一气体通道的进气口与所述第一对接口连通。

进一步的，所述气密性检测设备还包括第二气压表、第三气压表、第三三通管、第四三通管、第五三通管、第六三通管、第三电磁阀以及第四电磁阀；所述通气板内还设有第二气体通道以及第三气体通道；

所述第三三通管的进气口与所述第一三通管的第二出气口连接，所述第三三通管的第一出气口与所述第五三通管的进气口连接，所述第五三通管的第一出气口与所述排气阀连接；所述第三三通管的第二出气口通过所述第三电磁阀与所述第四三通管的进气口连接，所述第四三通管的第一出气口与所述第二气压表连接，所述第四三通管的第二出气口通过第二检测管路与所述通气板的第二气体通道的进气口连接；

所述第五三通管的第二出气口通过所述第四电磁阀与所述第六三通管的进气口连接，所述第六三通管的第一出气口与所述第三气压表连接，所述第六三通管的第二出气口通过第三检测管路与所述通气板的第三气体通道的进气口连接；

所述上治具还设有用于与被检测双极板内部另外两条流道的进气口密封相接的第二对接口以及第三对接口；所述第二气体通道的出气口与所述第二对接口连通，所述第三气体通道的出气口与所述第三对接口连通。

进一步的，所述通气板的底部与所述上治具之间夹置有若干密封圈，所述若干密封圈的位置分别对应于所述通气板上出气口的位置。

进一步的，所述气密性检测设备还包括输送组件，所述输送组件包括用于承载待检测双极板的承载平台、传动带、皮带轮、用于驱动皮带轮正反转的电机，所述电机的动力输出端与皮带轮传动连接，所述传动带绕置于皮带轮上，所述承载平台通过连接件与所述传动带固定连接；所述电机工作时，能驱动所述承载平台往靠近或远离所述下治具的方向运动。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

本发明通过压合机构能压紧并密封双极板上各流道的出入口，压紧后，上治具上的对接口恰好与双极板各流道的入口密封对接，通气板的通气孔与上治具的对接口连通。往通气板的通气孔通入检测气体，通过气压表读取管路内的气压，当气压大小达到设定的数值后，在压力差的作用下，电气比例阀自动停止往管路内通气，记录此刻气体流量计的数值，保压一段时间后，再次记录气体流量计的数值，如果此过程中，被检测双极板内的流道有漏气问题，则管路内的气压会减少，在压力差的作用下，电气比例阀会往管路内输气，气体流量计的数值将会增大。将气体流量计前后两次的数值作对比，如果后者的数值比前者的数值大，则说明被检测双极板内的流道存在漏气问题，如果两者数值相同，则说明被检测双极板内的流道无漏气，密封性能好。可见，本发明应用气体流量计以及气压表不但能定性地检测到双极板内部的流道是否漏气，并且，能在此基础上，根据气体流量计的数值变化大小，定量地得到双极板内部流道的气密性能。

此外，上治具与通气板是分体式设计，当需要检测不同尺寸的电极板时，只需更拆下上治具更换即可，上方通用的通气板无需拆下，减少了装拆步骤，有利于提高检测效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种燃料电池双极板的气密性检测设备的立体结构示意图；

图2是图1所示气密性检测设备内部的压合机构以及检测机构的立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1及图2，示出了本发明提供的一较佳实施例，一种燃料电池双极板的气密性检测设备，包括机架100、安装在机架上的用于密封双极板内部流道的压合机构、输送组件15以及检测机构。其中，压合机构包括增压缸11、通气板12、上治具13、下治具14。检测机构包括用于控制气压大小的电气比例阀2、用于检测气体流量的气体流量计3、排气阀4、第一电磁阀51、第二电磁阀52、第三电磁阀53、第四电磁阀54、第一三通管61、第二三通管62、第三三通管63、第四三通管64、第五三通管65、第六三通管66、第一气压表71、第二气压表72以及第三气压表73。

通气板12以可拆卸的方式固定在上治具13的顶面，通气板12的底部与上治具13之间夹置有若干密封圈，若干密封圈的位置分别对应于通气板12上出气口的位置。

增压缸11的活塞杆与通气板12传动连接，增压缸11能驱动通气板12以及上治具13一起上、下运动，当上治具13运动至最下方时恰好与下治具14压合，待检测的双极板被密封压合于上治具13与下治具14之间。

输送组件15用于将双极板输送至压合机构的压合位，其包括用于承载待检测双极板的承载平台、传动带、皮带轮、用于驱动皮带轮正反转的电机，电机的动力输出端与皮带轮传动连接，传动带绕置于皮带轮上，承载平台通过连接件与传动带固定连接；电机工作时，能驱动承载平台往靠近或远离下治具13的方向运动(即承载平台能将电极板传送至下治具正上方，或传送至上下料工位)。

通气板12内设有第一气体通道、第二气体通道以及第三气体通道。

上治具13设有用于与被检测双极板内部的第一流道、第二流道以及第三流道的进气口分别密封相接的第一对接口、第二对接口以及第三对接口。第一气体通道的进气口121与第一对接口连通，第二气体通道的进气口122与第二对接口连通，第三气体通道的进气口123与第三对接口连通。

电气比例阀2用于控制管路的气压上限，其上具有触控屏，操作工人可以触控屏上输入所需的气压大小。电气比例阀2通过第一管路与气体流量计3连接，第一管路上安装有第一电磁阀51。

气体流量计3通过第二管路与第二电磁阀52连接，第二管路上安装有第一三通管61；第二电磁阀52通过第三管路与第一气压表71连接，第三管路上安装有第二三通管62。

第一三通管61的进气口与流量计3连接，其第一出气口与第二电磁阀52连接，其第二出气口通过排气管路与排气阀4连接。

第二三通管62的进气口与第二电磁阀52连接，其第一出气口与第一气压表71连接，其第二出气口通过第一检测管路81与通气板12的第一气体通道12的进气口121连接。

第三三通管63的进气口与第一三通管61的第二出气口连接，第三三通管63的第一出气口与第五三通管65的进气口连接，第五三通管65的第一出气口与排气阀4连接。第三三通管63的第二出气口通过第三电磁阀53与第四三通管64的进气口连接。

第四三通管64的第一出气口与第二气压表72连接，第四三通管64的第二出气口通过第二检测管路82与通气板12的第二气体通道的进气口122连接。

第五三通管65的第二出气口通过第四电磁阀54与第六三通管66的进气口连接，第六三通管66的第一出气口与第三气压表73连接，第六三通管66的第二出气口通过第三检测管路83与通气板12的第三气体通道的进气口123连接。

采用本实施例的气密性检测设备检测双极板内部三条流道的步骤如下：

双极板第一流道气密性检测：

S1、启动输送组件15将需检测的双极板输送至压合工位(即上治具13正下方处)，上治具13下压，压紧并密封双极板；

S2、使第三电磁阀53、第四电磁阀54以及排气阀4均处于关闭状态，第一电磁阀51处于打开状态；

S3、设定电气比例阀2的气压大小，如0.3mPa；

S4、启动电气比例阀2，往管路通入检测气体，检测气体可以是空气、氮气等气体；

S5、气体流量计3开始自动计数，当第一气压表71显示的气压值等于电气比例阀2设定的气压值(如0.3mPa)时，记录此时气体流量计3的流量值Q1；

S6、保压一段时间后，再次记录气体流量计3的流量值Q2，并将流量值Q2与流量值Q1作对比，如果Q2＝Q1，说明双极板的第一流道无漏气，如果Q2＞Q1，则说明该段时间内，有检测气体经过气体流量计3，说明双极板的第一流道存在漏气问题，同时，结合Q2与Q1的差值大小，可定量地判定双极板的第一流道的气密性能；

S7、双极板的第一流道气密性检测完成后，关闭电气比例阀2、第一电磁阀51，打开排气阀4，检测气体即从排气阀4排出。

双极板的第二流道气密性检测：

S8、使排气阀4、第二电磁阀52、第四电磁阀54处于关闭状态，第一电磁阀51、第三电磁阀53处于打开状态；

S9、设定电气比例阀2的气压大小，如0.3mPa；

S10、启动电气比例阀2，往管路通入检测气体；

S11、气体流量计3开始自动计数，当第二气压表72显示的气压值等于电气比例阀2设定的气压值(如0.3mPa)时，记录此时气体流量计3的流量值Q3；

S12、保压一段时间后，再次记录气体流量计3的流量值Q4，并将流量值Q4与流量值Q3作对比，如果Q4＝Q3，说明双极板流道2无漏气，如果Q4＞Q3，则说明该段时间内，有检测气体经过气体流量计3，说明双极板的第二流道存在漏气问题，同时，结合Q4与Q3的差值大小，可定量地判定双极板的第二流道的气密性能；

S13、双极板流道2气密性检测完成后，关闭电气比例阀2、第一电磁阀51，打开排气阀4，检测气体即从排气阀4排出。

双极板的第三流道气密性检测：

S14、使排气阀4、第二电磁阀52、第三电磁阀53处于关闭状态，第一电磁阀51、第四电磁阀54处于打开状态；

S15、设定电气比例阀2的气压大小，如0.3mPa；

S16、启动电气比例阀2，往管路通入检测气体；

S17、气体流量计3开始自动计数，当第三气压表73显示的气压值等于电气比例阀2设定的气压值(如0.3mPa)时，记录此时气体流量计3的流量值Q5；

S18、保压一段时间后，再次记录气体流量计3的流量值Q6，并将流量值Q6与流量值Q5作对比，如果Q6＝Q5，说明双极板流道3无漏气，如果Q6＞Q5，则说明该段时间内，有检测气体经过气体流量计3，说明双极板的第三流道存在漏气问题，同时，结合Q6与Q5的差值大小，可定量地判定双极板的第三流道的气密性能；

S19、双极板流道3气密性检测完成后，关闭电气比例阀2、第一电磁阀51，打开排气阀4，检测气体即从排气阀4排出；

S20、再次启动压合机构，使其上治具13向上运动，松开双极板，输送组件15将双极板输送至下料工位。

综上所述，本实施例应用气体流量计3以及气压表不但能定性地检测到双极板内部的流道是否漏气，并且，能在此基础上，根据气体流量计3的数值变化大小，定量地得到双极板内部流道的气密性能。

此外，上治具13与通气板12是分体式设计，当需要检测不同尺寸的电极板时，只需更拆下上治具13更换即可，上方通用的通气板12无需拆下，减少了装拆步骤，有利于提高检测效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种燃料电池双极板的气密性检测设备，其特征在于，包括用于密封双极板内部流道的压合机构、用于控制气压大小的电气比例阀、用于检测气体流量的气体流量计以及排气阀；

其中，所述电气比例阀通过第一管路与所述气体流量计连接，并且，所述第一管路上安装有第一电磁阀；

所述气体流量计通过第二管路与第二电磁阀连接，所述第二管路上安装有第一三通管；所述第二电磁阀通过第三管路与第一气压表连接，所述第三管路上安装有第二三通管；

所述第一三通管的进气口与所述气体流量计连接，其第一出气口与所述第二电磁阀连接，其第二出气口通过排气管路与所述排气阀连接；

所述第二三通管的进气口与所述第二电磁阀连接，其第一出气口与所述第一气压表连接，其第二出气口通过第一检测管路与所述压合机构上的第一通气孔连接；

所述压合机构包括增压缸、通气板、上治具以及下治具，所述通气板以可拆卸的方式固定在所述上治具的顶面，所述增压缸的活塞杆与所述通气板传动连接；所述增压缸能驱动所述通气板以及上治具一起上、下运动，当上治具运动至最下方时恰好与下治具压合；待检测的双极板被密封压合于所述上治具与所述下治具之间；

所述通气板内设有第一气体通道，所述第一气体通道的进气口为与所述第一检测管路连接的第一通气孔，所述上治具设有用于与被检测双极板内部流道的进气口密封相接的第一对接口，所述第一气体通道的进气口与所述第一对接口连通。

2.如权利要求1所述的气密性检测设备，其特征在于，所述气密性检测设备还包括第二气压表、第三气压表、第三三通管、第四三通管、第五三通管、第六三通管、第三电磁阀以及第四电磁阀；所述通气板内还设有第二气体通道以及第三气体通道；

所述第三三通管的进气口与所述第一三通管的第二出气口连接，所述第三三通管的第一出气口与所述第五三通管的进气口连接，所述第五三通管的第一出气口与所述排气阀连接；所述第三三通管的第二出气口通过所述第三电磁阀与所述第四三通管的进气口连接，所述第四三通管的第一出气口与所述第二气压表连接，所述第四三通管的第二出气口通过第二检测管路与所述通气板的第二气体通道的进气口连接；

所述第五三通管的第二出气口通过所述第四电磁阀与所述第六三通管的进气口连接，所述第六三通管的第一出气口与所述第三气压表连接，所述第六三通管的第二出气口通过第三检测管路与所述通气板的第三气体通道的进气口连接；

所述上治具还设有用于与被检测双极板内部另外两条流道的进气口密封相接的第二对接口以及第三对接口；所述第二气体通道的出气口与所述第二对接口连通，所述第三气体通道的出气口与所述第三对接口连通。

3.如权利要求1或2所述的气密性检测设备，其特征在于，所述通气板的底部与所述上治具之间夹置有若干密封圈，所述若干密封圈的位置分别对应于所述通气板上出气口的位置。

4.如权利要求1或2所述的气密性检测设备，其特征在于，所述气密性检测设备还包括输送组件，所述输送组件包括用于承载待检测双极板的承载平台、传动带、皮带轮、用于驱动皮带轮正反转的电机，所述电机的动力输出端与皮带轮传动连接，所述传动带绕置于皮带轮上，所述承载平台通过连接件与所述传动带固定连接；所述电机工作时，能驱动所述承载平台往靠近或远离所述下治具的方向运动。

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