CN112985709A - 一种燃料电池双极板的气密性检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种燃料电池双极板的气密性检测方法，该方法通过压合机构能压紧并密封双极板上各流道的出入口。通过电气比例阀控制气压，往管路通入检测气体，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输气，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，将前后两次的流量值作对比，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检测气密性，能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。

Description

一种燃料电池双极板的气密性检测方法

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方法。

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方法，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方法，其包括

检测设备准备步骤：

提供一压合机构用于压紧并密封双极板内部流道的进气口，所述压合机构上具有用于通入检测气体的第一通道；提供一电气比例阀，用于控制气压大小；提供一气体流量计，用于检测气体流量；提供一排气阀，用于检测完毕后排出检测气体；

将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，于所述第一管路上安装第一电磁阀；

将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，于所述第三管路上安装第二三通管；

将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；

将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道的进气口连接；

检测步骤：

S1、启动压合机构，压紧双极板，确保压合机构的第一通道的出气口与双极板内需要被检测的第一流道的进气口密封对接；

S2、使所述排气阀处于关闭状态，第一电磁阀处于打开状态；

S3、设定所述电气比例阀的气压大小；

S4、启动所述电气比例阀，往管路通入检测气体；

S5、气体流量计开始自动计数，当所述第一气压表显示的气压值等于电气比例阀设定的气压值时，记录此时气体流量计的流量值Q1；

S6、保压一段时间后，再次记录气体流量计的流量值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，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，定量地判定双极板第一流道的气密性能；

S7、检测完成后，关闭电气比例阀、第一电磁阀，打开排气阀，检测气体即从排气阀排出，完成双极板第一流道的气密性检测工作。

进一步的，所述检测设备的压合机构具有通气板、上治具、下治具以及用于将被检测的双极板输送至压合工位以及输送至下料工位的输送组件，所述第一通道位于所述通气板内，所述通气板还设有第二通道以及第三通道，所述通气板以可拆卸的方式密封安装于上治具的顶部；所述上治具设有用于与双极板内部的第二流道、第三流道的进气口分别密封相接的第二对接口以及第三对接口；所述第二通道的进气口与所述第二对接口连通，所述第三通道的进气口与所述第三对接口连通；

所述步骤S1之前，还包括送料步骤：

启动输送组件将需检测的双极板输送至压合工位；

所述步骤S7之后，还包括下料步骤：

使压合机构的上治具向上运动，松开被检测的双极板，然后，再次启动输送组件将双极板输送至下料工位。

进一步的，所述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；所述上治具还设有用于给双极板内部的第二流道、第三流道分别通入检测气体的第二通道以及第三通道；

将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；

将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上治具的第二通道的进气口连接；

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上治具的第三通道的进气口连接；

所述步骤S7之后，下料步骤之前，还包括以下步骤：

双极板的第二流道气密性检测：

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

S9、设定电气比例阀的气压大小；

S10、启动电气比例阀，往管路通入检测气体；

S11、气体流量计开始自动计数，当第二气压表显示的气压值等于电气比例阀设定的气压值时，记录此时气体流量计的流量值Q3；

S12、保压一段时间后，再次记录气体流量计的流量值Q4，并将流量值Q4与流量值Q3作对比，如果Q4＝Q3，说明双极板的第二流道无漏气，如果Q4＞Q3，则说明该段时间内，有检测气体经过气体流量计，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，定量地判定双极板第二流道的气密性能；

S13、双极板第二流道气密性检测完成后，关闭电气比例阀、第一电磁阀，打开排气阀，检测气体即从排气阀排出。

双极板的第三流道气密性检测：

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

S15、设定电气比例阀的气压大小；

S16、启动电气比例阀，往管路通入检测气体；

S17、气体流量计开始自动计数，当第三气压表显示的气压值等于电气比例阀设定的气压值时，记录此时气体流量计的流量值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，说明双极板第三流道无漏气，如果Q6＞Q5，则说明该段时间内，有检测气体经过气体流量计，说明双极板第三流道存在漏气问题，同时，结合Q6与Q5的差值大小，定量地判定双极板的第三流道的气密性能；

S19、双极板第三流道气密性检测完成后，关闭电气比例阀、第一电磁阀，打开排气阀，检测气体即从排气阀排出；

S20、再次启动压合机构，使其上治具向上运动，松开双极板，输送组件将检测后的双极板输送至下料工位。

进一步的，所述气密性检测方法还包括以下步骤：

需要检测其他尺寸的双极板时，将原来的上治具从通气板上拆下，装上与被检测双极板的尺寸相匹配的上治具。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

本发明的气密性检测方法，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，上治具上的通道的出气口恰好与双极板各流道的入口密封对接。通过电气比例阀控制气压，然后往管路通入检测气体，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，电气比例阀自动停止往管路内输气，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通气，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，本发明的检测方法，采用气体流量计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。

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方法的流程图；

图2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3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，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方法，包括

检测设备准备步骤：

请参阅图2及图3，提供一压合机构，该压合机构包括增压缸11、通气板12、上治具13、下治具14以及将被检测的双极板输送至压合工位以及输送至卸料工位的输送组件15。于本实施例中，通气板12设有第一通道、第二通道以及第三通道。所述通气板12以可拆卸的方式密封安装于上治具13的顶部；所述上治具13设有用于与双极板内部的流道1、流道2、流道3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；第一通道的进气口121与所述第一对接口连通，第二通道的进气口122与所述第二对接口连通，第三通道的进气口123与所述第三对接口连通。

提供一检测机构，该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。

其中，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。

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。

输送组件15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)。

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。

将电气比例阀2通过第一管路与气体流量计3连接，于第一管路上安装第一电磁阀51。

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

将第一三通管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。

将第二三通管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的第一通道12的进气口121连接。

将第三三通管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。

将第四三通管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的第二通道的进气口122连接。

将第五三通管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的第三通道的进气口123连接。

双极板第一流道的气密性检测步骤：

S1、启动压合机构，压紧双极板，确保压合机构的第一通道的出气口与双极板内需要被检测的双极板的第一流道的进气口密封对接；

S2、使所述第三电磁阀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、设定所述电气比例阀2的气压大小；

S4、启动所述电气比例阀2，往管路通入检测气体；

S5、气体流量计3开始自动计数，当所述第一气压表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，定量地判定双极板第一流道的气密性能；

S7、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，完成双极板第一流道的气密性检测工作。

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；

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设定的气压值时，记录此时气体流量计的流量值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，说明双极板的第二流道无漏气，如果Q4＞Q3，则说明该段时间内，有检测气体经过气体流量计，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第二流道的气密性能；

S13、双极板第二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；

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设定的气压值时，记录此时气体流量计的流量值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，说明双极板的第三流道无漏气，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、双极板的第三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；

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将检测后的双极板输送至下料工位。

进一步的，所述步骤S1之前，还包括送料步骤：

启动输送组件15将需检测的双极板输送至压合工位；

进一步的，所述步骤S19之后，还包括下料步骤：

使压合机构的上治具13向上运动，松开被检测的双极板，然后，再次启动输送组件15将双极板输送至下料工位。

进一步的，所述气密性检测方法还包括以下步骤：

需要检测其他尺寸的双极板时，将原来的上治具13从通气板12上拆下，装上与被检测双极板的尺寸相匹配的上治具13。

综上所述，本实施例的检测方法，采用气体流量计3不但能定性地检测到双极板内部的各流道是否漏气，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各流道的气密性能。

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方法，其特征在于，包括

检测设备准备步骤：

提供一压合机构用于压紧并密封双极板内部流道的进气口，所述压合机构上具有用于通入检测气体的第一通道；提供一电气比例阀，用于控制气压大小；提供一气体流量计，用于检测气体流量；提供一排气阀，用于检测完毕后排出检测气体；

将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，于所述第一管路上安装第一电磁阀；

将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，于所述第三管路上安装第二三通管；

将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；

将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道的进气口连接；

检测步骤：

S1、启动压合机构，压紧双极板，确保压合机构的第一通道的出气口与双极板内需要被检测的第一流道的进气口密封对接；

S2、使所述排气阀处于关闭状态，第一电磁阀处于打开状态；

S3、设定所述电气比例阀的气压大小；

S4、启动所述电气比例阀，往管路通入检测气体；

S5、气体流量计开始自动计数，当所述第一气压表显示的气压值等于电气比例阀设定的气压值时，记录此时气体流量计的流量值Q1；

S6、保压一段时间后，再次记录气体流量计的流量值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，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，定量地判定双极板第一流道的气密性能；

S7、检测完成后，关闭电气比例阀、第一电磁阀，打开排气阀，检测气体即从排气阀排出，完成双极板第一流道的气密性检测工作。

2.如权利要求1所述的气密性检测方法，其特征在于，所述检测设备的压合机构具有通气板、上治具、下治具以及用于将被检测的双极板输送至压合工位以及输送至下料工位的输送组件，所述第一通道位于所述通气板内，所述通气板还设有第二通道以及第三通道，所述通气板以可拆卸的方式密封安装于上治具的顶部；所述上治具设有用于与双极板内部的第二流道、第三流道的进气口分别密封相接的第二对接口以及第三对接口；所述第二通道的进气口与所述第二对接口连通，所述第三通道的进气口与所述第三对接口连通；

所述步骤S1之前，还包括送料步骤：

启动输送组件将需检测的双极板输送至压合工位；

所述步骤S7之后，还包括下料步骤：

使压合机构的上治具向上运动，松开被检测的双极板，然后，再次启动输送组件将双极板输送至下料工位。

3.如权利要求2所述的气密性检测方法，其特征在于，所述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；所述上治具还设有用于给双极板内部的第二流道、第三流道分别通入检测气体的第二通道以及第三通道；

将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；

将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上治具的第二通道的进气口连接；

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上治具的第三通道的进气口连接；

所述步骤S7之后，下料步骤之前，还包括以下步骤：

双极板的第二流道气密性检测：

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

S9、设定电气比例阀的气压大小；

S10、启动电气比例阀，往管路通入检测气体；

S11、气体流量计开始自动计数，当第二气压表显示的气压值等于电气比例阀设定的气压值时，记录此时气体流量计的流量值Q3；

S12、保压一段时间后，再次记录气体流量计的流量值Q4，并将流量值Q4与流量值Q3作对比，如果Q4＝Q3，说明双极板的第二流道无漏气，如果Q4＞Q3，则说明该段时间内，有检测气体经过气体流量计，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，定量地判定双极板第二流道的气密性能；

S13、双极板第二流道气密性检测完成后，关闭电气比例阀、第一电磁阀，打开排气阀，检测气体即从排气阀排出。

双极板的第三流道气密性检测：

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

S15、设定电气比例阀的气压大小；

S16、启动电气比例阀，往管路通入检测气体；

S17、气体流量计开始自动计数，当第三气压表显示的气压值等于电气比例阀设定的气压值时，记录此时气体流量计的流量值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，说明双极板第三流道无漏气，如果Q6＞Q5，则说明该段时间内，有检测气体经过气体流量计，说明双极板第三流道存在漏气问题，同时，结合Q6与Q5的差值大小，定量地判定双极板的第三流道的气密性能；

S19、双极板第三流道气密性检测完成后，关闭电气比例阀、第一电磁阀，打开排气阀，检测气体即从排气阀排出；

S20、再次启动压合机构，使其上治具向上运动，松开双极板，输送组件将检测后的双极板输送至下料工位。

4.如权利要求3所述的气密性检测方法，其特征在于，所述气密性检测方法还包括以下步骤：

需要检测其他尺寸的双极板时，将原来的上治具从通气板上拆下，装上与被检测双极板的尺寸相匹配的上治具。

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