CN113237748A - 一种燃料电池多用途测试系统及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种燃料电池多用途测试系统及应用,该系统包括:压力测试与显示装置:用于对待测试件进行加压测试;显微观测装置:用于加压测试过程中对待测试件进行显微观测;电化学测试装置:用于对待测试件进行欧姆阻抗测试;处理与显示装置:分别连接压力测试与显示装置、显微观测装置和电化学测试装置,所述的处理与显示装置用于测试结果的处理与显示。该系统可用于燃料电池碳纸或膜电极压缩测试、燃料电池双极板欧姆阻抗测试。与现有技术相比,本发明具有易于操作、易于控制和测试精度高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池及其器件测试分析技术领域,尤其是涉及一种燃料电池多用途测试系统及应用。
背景技术
质子交换膜燃料电池是一种将氢气和空气中的化学能通过电化学反应的方式转化为电能的转换装置。作为新能源技术重要的研究方向,质子燃料电池的发展在稳定能源供给,改善能源结构和减少环境污染等方面具有十分重要的意义。燃料电池主要由双极板和膜电极组成。其中,膜电极又由碳纸、微孔层、催化层和质子交换膜等组成。燃料电池中碳纸或膜电极在装配过程在中的压缩特性,以及双极板与碳纸间的欧姆阻抗(包括接触电阻和体电阻),对燃料电池的性能和寿命均有较大的影响。因此,准确测量和分析不同装配条件碳纸或膜电极的压缩特性和双极板与碳纸间的欧姆阻抗,是优化膜电极和双极板等部件结构,进而提高燃料电池性能和寿命的重要途径之一。
由于碳纸或膜电极压缩特性的测试,以及双极板与碳纸间欧姆阻抗的测试,均需要在特定压力条件下进行,因而测试时需要采用具有一定精度的压力加载装置对其施加压力。此外,膜电极、碳纸和双极板的厚向尺寸非常小,通常接近微米级别,属于介观或微观尺寸结构。因此,对膜电极、碳纸和双极板厚度方向同时进行压缩变形特征分析、压缩率以及欧姆阻抗测试难度较大。此外,在膜电极、碳纸和双极板压缩变形观测及欧姆阻抗测试过程中,需要对其精确施加0.4~3.0MPa的压力。在此压力条件下,膜电极、碳纸和双极板的尺寸变形测量精度需精确至5~10μm,因而进一步增加了其特定压力条件下压缩变形特征分析、压缩率以及欧姆阻抗测试。
目前,能实现特定压力条件下微小结构压缩测试分析,并同时能对受压试件进行欧姆阻抗测试的专利未见报道。已有的专利主要为宏观尺寸试件的压力加载及变形测试。中国专利CN 103335883 A发明了一种薄板材料压缩辅助工具,但其主要作用是防止压缩实验过程中材料失稳。中国专利CN210269435 U提出了一种恒压加载压力试验机,但主要用于解决宏观尺度金属和非金属材料连续进行力学实验的问题。中国专利CN210132291 U提出了一种可调恒压力夹紧装置,但其加载压力无法实时显示。中国专利CN209727839 U提出了一种可在恒载荷条件下进行腐蚀测试的装置,但其只能实现拉伸载荷条件下的腐蚀测试。中国专利CN 106198614 A发明了一种可在特定压力的加压装置,但该装置主要用于热导率的测试。此外,上述专利均无法对特定压力条件下受压试件的微小变形直接进行观测。
因此,克服现有加压测试装置和方法的不足,实现燃料电池等领域中超薄器件压缩变形观测分析和特定压力条件下导电导热等理化性能测试,进而满足燃料电池部件高精度匹配的需求,对提高燃料电池等产品的性能和寿命,提高产品市场竞争力具有十分重要的作用。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种燃料电池多用途测试系统及应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种燃料电池多用途测试系统,该系统包括:
压力测试与显示装置:用于对待测试件进行加压测试;
显微观测装置:用于加压测试过程中对待测试件进行显微观测;
电化学测试装置:用于对待测试件进行欧姆阻抗测试;
处理与显示装置:分别连接压力测试与显示装置、显微观测装置和电化学测试装置,所述的处理与显示装置用于测试结果的处理与显示。
优选地,所述的压力测试与显示装置包括加载机架、测试垫板、绝缘垫板和加压组件,所述的加压组件活动安装在加载机架一端部,所述的绝缘垫板设置在加载机架的另一端部,所述的测试垫板设置两块并设置在加载机架上绝缘垫板和加压组件之间,两块测试垫板之间用于夹持待测试件。
优选地,所述的加压组件包括压力传感与显示器、加载压头、增压螺杆和增压手柄,所述的增压螺杆活动安装在加载机架上,所述的增压螺杆一端连接加载压头,另一端连接增压手柄,所述的压力传感与显示器设置在所述的增压螺杆和加载压头之间,所述的加载压头与所述的测试垫板正对设置。
优选地,所述的测试垫板包括镀金铜板或钢板中的一种,当仅进行加压测试时,测试垫板选用镀金铜板或钢板中的任意一种,当仅进行欧姆阻抗测试或欧姆阻抗测试与加压测试同步进行时,测试垫板选用镀金铜板。
优选地,所述的加载压头包括镀金铜板或钢板中的一种。
优选地,所述的显微观测装置包括光学显微镜和显微观测软件系统,所述的压力测试与显示装置置于光学显微镜下方。
优选地,所述的电化学测试装置包括电化学工作站和电化学测试软件。
优选地,所述的处理与显示装置包括电脑主机和显示器。
优选地,该系统用于燃料电池碳纸或膜电极压缩测试,具体为:
将待测试件置于压力测试与显示装置中,对待测试件施加压力至设定压力后保持压力不变;
将压力测试与显示装置放置于显微观测装置下方,对待测试件进行观测;
改变压力测试与显示装置对待测试件的施压大小,在不同压力条件下对待测试件的受压变形进行观测。
优选地,该系统用于燃料电池双极板欧姆阻抗测试,具体为:
将待测试件置于压力测试与显示装置中,对待测试件施加压力至设定压力后保持压力不变;
开启电化学测试装置,采用线性伏安扫描法,从选定的初始电压U0扫描至终止电压U1,获取对待测试件的欧姆阻抗测试曲线;
对待测试件的欧姆阻抗测试曲线斜坡段斜率进行计算,该斜率即为待测试件的欧姆阻抗值;
改变压力测试与显示装置对待测试件的施压大小,对不同加载压力下的接触电阻进行测试。
与现有技术相比,本发明具有如下优点:
(1)本发明中可实现特定压力条件下微小结构压缩变形特征的实时观测,并可以根据显微测试结果计算分析待测试件的压缩变形率。
(2)本发明中可实现特定压力条件下微小结构变形特性观察的同时,可实现其欧姆阻抗随压强变化曲线的测试分析。
(3)本发明中的压力测试与显示装置可放置于显微镜载物台上,并且在压缩观测或欧姆阻抗测试时,可根据需要对待测试件所受压力进行实时调整。
(4)本发明具有易于操作、易于控制和测试精度高等特点。
附图说明
图1为燃料电池多用途测试系统结构图;
图2为燃料电池多用途测试增压装置结构图;
图3为碳纸在不同流道结构和加载压力下压缩测试示意图;
图4为碳纸在不同加载压力下接触电阻测试示意图;
图5为0.5~2.0MPa压力下镀金铜板和商业碳纸SGL28BC欧姆阻抗测试曲线;
图6为0.5~2.0MPa压力下SS316L不锈钢双极板试样和商业碳纸SGL28BC欧姆阻抗测试曲线;
图7为0.5~2.0MPa压力下SS316L不锈钢双极板试样和商业碳纸SGL28BC接触电阻变化曲线。
图中,110为加载机架,120为压力传感与显示器,130为加载压头,140为测试垫板,150为绝缘垫板,160为待测试件,161为燃料电池中的双极板,162为燃料电池中的碳纸,170为增压螺杆,180为增压手柄,210为光学显微镜,310为电化学工作站,410为电脑主机,510为显示器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。注意,以下的实施方式的说明只是实质上的例示,本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定,且本发明并不限定于以下的实施方式。
如图1~2所示,本发明提供一种燃料电池多用途测试系统,该系统包括:
压力测试与显示装置:用于对待测试件进行加压测试;
显微观测装置:用于加压测试过程中对待测试件进行显微观测;
电化学测试装置:用于对待测试件进行欧姆阻抗测试;
处理与显示装置:分别连接压力测试与显示装置、显微观测装置和电化学测试装置,处理与显示装置用于测试结果的处理与显示。
压力测试与显示装置包括加载机架110、测试垫板140、绝缘垫板150和加压组件,加压组件活动安装在加载机架110一端部,绝缘垫板150设置在加载机架110的另一端部,测试垫板140设置两块并设置在加载机架110上绝缘垫板150和加压组件之间,两块测试垫板140之间用于夹持待测试件。
加载机架110高度取值范围为30~60mm,加载机架110长度取值范围为180~350mm,加载机架110宽度取值范围100~200mm。加载机架110材料应满足机架重量小于或等于20kg,且能承受的最小力大于或等于500N。
加压组件包括压力传感与显示器120、加载压头130、增压螺杆170和增压手柄180,增压螺杆170活动安装在加载机架110上,增压螺杆170一端连接加载压头130,另一端连接增压手柄180,压力传感与显示器120设置在增压螺杆170和加载压头130之间,加载压头130与测试垫板140正对设置。压力测试与显示器120在加载机架110中的上下位置可以自由调节。压力传感与显示器120量程范围为200~1000N,最小显示压力为0.01~20N,测试压力误差为0.01%~0.5%。加载压头130与压力传感与显示器120采用螺纹连接,可拆卸并更换不同大小和型号的加载压头130。增压手柄180可通过手动方式进行加载,也可采用自动方式进行力的均匀加载。
测试垫板140包括镀金铜板或钢板中的一种,当仅进行加压测试时,测试垫板140选用镀金铜板或钢板中的任意一种,当仅进行欧姆阻抗测试或欧姆阻抗测试与加压测试同步进行时,测试垫板140选用镀金铜板。测试垫板140采用镀金铜板时,镀金铜板厚度为2~8mm,长度为30~60mm,宽度为20~50mm。
加载压头130可选用强度较高钢材制备,以进行碳纸压缩观察测试,也可选用镀金铜材料制备,以代替压头侧镀金铜板进行双极板材料欧姆阻抗测试。
进行欧姆阻抗测试或欧姆阻抗与压缩实验同步测试时,采用聚四氟乙烯等绝缘高强度板作为绝缘板160。
显微观测装置包括光学显微镜210和显微观测软件系统,压力测试与显示装置置于光学显微镜210下方,电化学测试装置包括电化学工作站310和电化学测试软件,处理与显示装置包括电脑主机410和显示器510。进行碳纸或膜电极压缩测试时,将光学显微镜210与电脑主机410和图形显示器510进行连接,再将装好试样的压力加载与显示装置放置于显微镜载物台上。进行欧姆阻抗测试时,将电化学工作站310与电脑主机410、图形显示器510和待测试样两端的测试垫板140镀金铜板分别进行连接。
该系统用于燃料电池碳纸或膜电极压缩测试,具体为:
将待测试件置于压力测试与显示装置中,对待测试件施加压力至特定压力后保持压力不变;
将压力测试与显示装置放置于显微观测装置下方,对待测试件进行观测;
改变压力测试与显示装置对待测试件的施压大小,在不同压力条件下对待测试件的受压变形进行观测。
该系统用于燃料电池双极板欧姆阻抗测试,具体为:
将待测试件置于压力测试与显示装置中,对待测试件施加压力至特定压力后保持压力不变;
开启电化学测试装置,采用线性伏安扫描法,从选定的初始电压U0扫描至终止电压U1,获取对待测试件的欧姆阻抗测试曲线,采用线性伏安扫描发进行测试时,扫描速率为10~100mV/s;
对待测试件的欧姆阻抗测试曲线斜坡段斜率进行计算,该斜率即为待测试件的欧姆阻抗值,欧姆阻抗的计算公式如1所示:
其中,Ua、Ub和Ia、Ib分别为斜坡段a点和b点的电压和电流;
改变压力测试与显示装置对待测试件的施压大小,对不同加载压力下的接触电阻进行测试,试样与碳纸接触电阻的计算公式如2所示:
R=(R试样+碳纸-R镀金铜板+碳纸)×S (2)
其中,R试样+碳纸为待测试样与碳纸的欧姆阻抗,R镀金铜板+碳纸为镀金铜板与碳纸的欧姆阻抗,S为加载压头的面积。
实施例1:
本实施例提供一种上述燃料电池多用途测试系统,并基于上述燃料电池多用途测试系统进行压缩变形测试,该实施例中待测时试件为不锈钢平板试样和商业碳纸SGL28BC,具体测试包括如下步骤:
(1)将光学显微镜210与电脑主机410和显示器510进行连接;
(2)将不锈钢平板试样和商业碳纸SGL28BC放置于压力测试与显示装置的两块测试垫板14)之间,通过转动增压手柄180,通过增压螺杆170对待测试样加压到0.5MPa;
(3)将装好不锈钢平板试样和商业碳纸的压力加载装置放到显微镜载物台台面,如图3;
(4)开启电脑主机410和显示器510,打开显微观测软件对待测试样进行观测;
(5)采用显微观测软件对0.5MPa压力条件下商业碳纸的压缩变形量进行测量和标注。
实施例2:
本实施例提供一种上述燃料电池多用途测试系统,并基于上述燃料电池多用途测试系统进行压缩变形测试,该实施例中待测时试件为0.6mm脊宽双极板试样和商业碳纸SGL28BC,具体测试包括如下步骤:
(1)将光学显微镜210与电脑主机410和显示器510进行连接;
(2)将0.6mm脊宽双极板试样和商业碳纸SGL28BC放置于压力测试与显示装置的两块测试垫板140之间,通过转动增压手柄180,通过增压螺杆170对待测试样加压到1.5MPa;
(3)将装好双极板试样和商业碳纸的压力测试与显示装置放到显微镜载物台台面,如图3;
(4)开启电脑主机410和显示器510,打开显微观测软件对待测试样进行观测;
(5)采用显微观测软件对1.5MPa压力条件下商业碳纸的压缩变形量进行测量和标注。
实施例3:
本实施例提供一种上述燃料电池多用途测试系统,并基于上述燃料电池多用途测试系统进行压缩变形测试,该实施例中待测时试件为1.4mm脊宽双极板试样和商业碳纸SGL28BC,具体测试包括如下步骤:
(1)将光学显微镜210与电脑主机410和显示器510进行连接;
(2)将1.4mm脊宽双极板试样和商业碳纸SGL28BC放置于压力测试与显示装置的两块测试垫板140之间,通过转动增压手柄180,通过增压螺杆170对待测试样加压到2.0MPa;
(3)将装好双极板试样和商业碳纸的压力测试与显示装置放到显微镜载物台台面,如图3;
(4)开启电脑主机410和显示器510,打开显微观测软件对待测试样进行观测;
(5)采用显微观测软件对2MPa压力条件下商业碳纸的压缩变形量进行测量和标注。
实施例4:
本实施例提供一种上述燃料电池多用途测试系统,并基于上述燃料电池多用途测试系统进行燃料电池双极板欧姆阻抗测试,该实施例中待测时试件为镀金铜板和商业碳纸SGL28BC,具体测试包括如下步骤:
(1)将电化学工作站310与电脑主机410、显示器510和待测试样两端的镀金铜电极分别进行连接;
(2)将待测镀金铜板和商业碳纸SGL28BC放置于压力加载装置中的测试垫板140(镀金铜板)之间,缓慢转动增压手柄180,使待测SS316L不锈钢双极板试样加载到0.5MPa压力,如图4;
(3)开启电脑主机410、显示器510和电化学工作站310,采用线性伏安扫描法,以10mV/s的扫描速率从选定的初始电压-0.3V扫描至终止电压0.3V,测试结果如图5所示;
(4)根据测试结果,选取0.5MPa压力下所测镀金铜板和商业碳纸LSV曲线斜坡段a、b两点,从所测曲线读取a、b两点处的电压和电流分别为:Ua=0V、Ia=0A,Ub=0.045V、Ib=0.130A;
(5)根据公式(1)计算可得,0.5MPa压力下镀金铜板和商业碳纸及测试系统总欧姆阻抗为346mΩ;
(6)将加载压力增大至1.0MPa,同样采用线性伏安扫描法,以10mV/s的扫描速率从选定的初始电压-0.3V扫描至终止电压0.3V,测试结果如图5所示;
(7)根据测试结果,选取1.0MPa压力下所测镀金铜板LSV曲线斜坡段a、b两点,从所测曲线读取a、b两点处的电压和电流分别为:Ua=0V、Ia=0A,Ub=0.045V、Ib=0.158A;
(8)根据公式(1)计算可得,1.0MPa压力下镀金铜板和商业碳纸及测试系统总欧姆阻抗为285mΩ;
(9)将加载压力增大至1.5MPa,同样采用线性伏安扫描法,以10mV/s的扫描速率从选定的初始电压-0.3V扫描至终止电压0.3V,测试结果如图5所示;
(10)根据测试结果,选取1.5MPa压力下所测镀金铜板和商业碳纸LSV曲线斜坡段a、b两点,从所测曲线读取a、b两点处的电压和电流分别为:Ua=0V、Ia=0A,Ub=0.045V、Ib=0.176A;
(11)根据公式(1)计算可得,1.5MPa压力下SS316L不锈钢试样和商业碳纸欧姆阻抗为256mΩ;
(12)将加载压力增大至2.0MPa,同样采用线性伏安扫描法,以10mV/s的扫描速率从选定的初始电压-0.3V扫描至终止电压0.3V,测试结果如图5所示;
(13)根据测试结果,选取2.0MPa压力下所测镀金铜板和商业碳纸LSV曲线斜坡段a、b两点,从所测曲线读取a、b两点处的电压和电流分别为:Ua=0V、Ia=0A,Ub=0.045V、Ib=0.183A;
(14)根据公式(1)计算可得,2.0MPa压力下镀金铜板和商业碳纸及测试系统总欧姆阻抗为245mΩ。
实施例5:
本实施例提供一种上述燃料电池多用途测试系统,并基于上述燃料电池多用途测试系统进行燃料电池双极板欧姆阻抗测试,该实施例中待测时试件为SS316L不锈钢双极板试样和商业碳纸SGL28BC,具体测试包括如下步骤:
(1)将电化学工作站310与电脑主机410、显示器510和待测试样两端的镀金铜电极分别进行连接;
(2)将待测SS316L不锈钢双极板试样和商业碳纸SGL28BC放置于压力加载装置中的测试垫板140(镀金铜板)之间,缓慢转动增压手柄180,使待测SS316L不锈钢双极板试样加载到0.5MPa压力,如图4;
(3)开启电脑主机、图形显示器和电化学工作站,采用线性伏安扫描法,以10mV/s的扫描速率从选定的初始电压-0.3V扫描至终止电压0.3V,测试结果如图6所示;
(4)根据测试结果,选取0.5MPa压力下所测SS316L不锈钢试样LSV曲线斜坡段a、b两点,从所测曲线读取a、b两点处的电压和电流分别为:Ua=0V、Ia=0A,Ub=0.005V、Ib=0.00201A;
(5)根据公式(1)计算可得,0.5MPa压力下SS316L不锈钢试样和商业碳纸欧姆阻抗为2488mΩ;
(6)将加载压力增大至1.0MPa,同样采用线性伏安扫描法,以10mV/s的扫描速率从选定的初始电压-0.3V扫描至终止电压0.3V,测试结果如图6所示;
(7)根据测试结果,选取1.0MPa压力下所测SS316L不锈钢试样LSV曲线斜坡段a、b两点,从所测曲线读取a、b两点处的电压和电流分别为:Ua=0V、Ia=0A,Ub=0.005V、Ib=0.00244A;
(8)根据公式(1)计算可得,1.0MPa压力下SS316L不锈钢试样和商业碳纸欧姆阻抗为2049mΩ;
(9)将加载压力增大至1.5MPa,同样采用线性伏安扫描法,以10mV/s的扫描速率从选定的初始电压-0.3V扫描至终止电压0.3V,测试结果如图6所示;
(10)根据测试结果,选取1.5MPa压力下所测SS316L不锈钢试样LSV曲线斜坡段a、b两点,从所测曲线读取a、b两点处的电压和电流分别为:Ua=0V、Ia=0A,Ub=0.005V、Ib=0.00473A;
(11)根据公式(1)计算可得,1.5MPa压力下SS316L不锈钢试样和商业碳纸欧姆阻抗为1057mΩ;
(12)将加载压力增大至2.0MPa,同样采用线性伏安扫描法,以10mV/s的扫描速率从选定的初始电压-0.3V扫描至终止电压0.3V,测试结果如图6所示;
(13)根据测试结果,选取2.0MPa压力下所测SS316L不锈钢试样LSV曲线斜坡段a、b两点,从所测曲线读取a、b两点处的电压和电流分别为:Ua=0V、Ia=0A,Ub=0.005V、Ib=0.00718A;
(14)根据公式(1)计算可得,2.0MPa压力下SS316L不锈钢试样和商业碳纸欧姆阻抗为696mΩ;
(15)测试过程中采用压头面积为1.45cm2,根据公式(2)计算可得,SS316L不锈钢试样和商业碳纸在0.5MPa、1.0MPa、1.5MPa、2.0MPa压力下的接触电阻分别为3106mΩ·cm2、2557mΩ·cm2、1161mΩ·cm2、654mΩ·cm2;
(16)0.5~2.0MPa压力下,SS316L不锈钢试样和商业碳纸的接触电阻随压力变化的曲线如图7所示。
上述实施方式仅为例举,不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施,且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。
Claims (10)
1.一种燃料电池多用途测试系统,其特征在于,该系统包括:
压力测试与显示装置:用于对待测试件进行加压测试;
显微观测装置:用于加压测试过程中对待测试件进行显微观测;
电化学测试装置:用于对待测试件进行欧姆阻抗测试;
处理与显示装置:分别连接压力测试与显示装置、显微观测装置和电化学测试装置,所述的处理与显示装置用于测试结果的处理与显示。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池多用途测试系统,其特征在于,所述的压力测试与显示装置包括加载机架(110)、测试垫板(140)、绝缘垫板(150)和加压组件,所述的加压组件活动安装在加载机架(110)一端部,所述的绝缘垫板(150)设置在加载机架(110)的另一端部,所述的测试垫板(140)设置两块并设置在加载机架(110)上绝缘垫板(150)和加压组件之间,两块测试垫板(140)之间用于夹持待测试件。
3.根据权利要求2所述的一种燃料电池多用途测试系统,其特征在于,所述的加压组件包括压力传感与显示器(120)、加载压头(130)、增压螺杆(170)和增压手柄(180),所述的增压螺杆(170)活动安装在加载机架(110)上,所述的增压螺杆(170)一端连接加载压头(130),另一端连接增压手柄(180)所述的压力传感与显示器(120)设置在所述的增压螺杆(170)和加载压头(130)之间,所述的加载压头(130)与所述的测试垫板(140)正对设置。
4.根据权利要求3所述的一种燃料电池多用途测试系统,其特征在于,所述的测试垫板(140)包括镀金铜板或钢板中的一种,当仅进行加压测试时,测试垫板(140)选用镀金铜板或钢板中的任意一种,当仅进行欧姆阻抗测试或欧姆阻抗测试与加压测试同步进行时,测试垫板(140)选用镀金铜板。
5.根据权利要求3所述的一种燃料电池多用途测试系统,其特征在于,所述的加载压头(130)包括镀金铜板或钢板中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种燃料电池多用途测试系统,其特征在于,所述的显微观测装置包括光学显微镜(210)和显微观测软件系统,所述的压力测试与显示装置置于光学显微镜(210)下方。
7.根据权利要求1所述的一种燃料电池多用途测试系统,其特征在于,所述的电化学测试装置包括电化学工作站(310)和电化学测试软件。
8.根据权利要求1所述的一种燃料电池多用途测试系统,其特征在于,所述的处理与显示装置包括电脑主机(410)和显示器(510)。
9.根据权利要求1~8任意一项所述的一种燃料电池多用途测试系统,其特征在于,该系统用于燃料电池碳纸或膜电极压缩测试,具体为:
将待测试件置于压力测试与显示装置中,对待测试件施加压力至设定压力后保持压力不变;
将压力测试与显示装置放置于显微观测装置下方,对待测试件进行观测;
改变压力测试与显示装置对待测试件的施压大小,在不同压力条件下对待测试件的受压变形进行观测。
10.根据权利要求1~8任意一项所述的一种燃料电池多用途测试系统,其特征在于,该系统用于燃料电池双极板欧姆阻抗测试,具体为:
将待测试件置于压力测试与显示装置中,对待测试件施加压力至设定压力后保持压力不变;
开启电化学测试装置,采用线性伏安扫描法,从选定的初始电压U0扫描至终止电压U1,获取对待测试件的欧姆阻抗测试曲线;
对待测试件的欧姆阻抗测试曲线斜坡段斜率进行计算,该斜率即为待测试件的欧姆阻抗值;
改变压力测试与显示装置对待测试件的施压大小,对不同加载压力下的接触电阻进行测试。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113865974A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-12-31 | 北京航空航天大学 | 观测电极材料在压缩/压痕工况下变形失效的实验平台 |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100090650A1 (en) * | 2005-08-03 | 2010-04-15 | Rachid Yazami | Battery State of Health Assessment System |
CN107238799A (zh) * | 2016-03-28 | 2017-10-10 | 新材料与产业技术北京研究院 | 电池测试设备 |
CN107490595A (zh) * | 2017-09-21 | 2017-12-19 | 北京工业大学 | 一种法向载荷对结合面接触热阻影响关系的测定方法与装置 |
CN109946519A (zh) * | 2017-12-19 | 2019-06-28 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种燃料电池膜电极性能测试装置及应用 |
CN111141959A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-05-12 | 同济大学 | 一种燃料电池双极板接触电阻曲线的自动测试系统及方法 |
CN111198154A (zh) * | 2020-01-08 | 2020-05-26 | 同济大学 | 一种燃料电池金属双极板连续腐蚀可视化测试装置 |
CN210778822U (zh) * | 2019-08-20 | 2020-06-16 | 武汉中极氢能产业创新中心有限公司 | 燃料电池测试装置 |
CN111600050A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-08-28 | 上海汉翱新能源科技有限公司 | 一种多功能质子交换膜燃料电池测试台架 |
CN212060323U (zh) * | 2019-11-27 | 2020-12-01 | 浙江嘉杰汽车设计有限公司 | 一种测试燃料电池的快速夹具 |
CN212675124U (zh) * | 2019-11-27 | 2021-03-09 | 浙江嘉杰汽车设计有限公司 | 一种燃料电池测试装置 |
-
2021
- 2021-04-28 CN CN202110467697.3A patent/CN113237748A/zh active Pending
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100090650A1 (en) * | 2005-08-03 | 2010-04-15 | Rachid Yazami | Battery State of Health Assessment System |
CN107238799A (zh) * | 2016-03-28 | 2017-10-10 | 新材料与产业技术北京研究院 | 电池测试设备 |
CN107490595A (zh) * | 2017-09-21 | 2017-12-19 | 北京工业大学 | 一种法向载荷对结合面接触热阻影响关系的测定方法与装置 |
CN109946519A (zh) * | 2017-12-19 | 2019-06-28 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种燃料电池膜电极性能测试装置及应用 |
CN210778822U (zh) * | 2019-08-20 | 2020-06-16 | 武汉中极氢能产业创新中心有限公司 | 燃料电池测试装置 |
CN212060323U (zh) * | 2019-11-27 | 2020-12-01 | 浙江嘉杰汽车设计有限公司 | 一种测试燃料电池的快速夹具 |
CN212675124U (zh) * | 2019-11-27 | 2021-03-09 | 浙江嘉杰汽车设计有限公司 | 一种燃料电池测试装置 |
CN111141959A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-05-12 | 同济大学 | 一种燃料电池双极板接触电阻曲线的自动测试系统及方法 |
CN111198154A (zh) * | 2020-01-08 | 2020-05-26 | 同济大学 | 一种燃料电池金属双极板连续腐蚀可视化测试装置 |
CN111600050A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-08-28 | 上海汉翱新能源科技有限公司 | 一种多功能质子交换膜燃料电池测试台架 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
潘欢欢等: "不锈钢用作质子交换膜燃料电池双极板的化学改性方法", 《机械工程学报》 * |
赵麦群: "《金属腐蚀与防护 第2版》", 31 May 2019 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113865974A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-12-31 | 北京航空航天大学 | 观测电极材料在压缩/压痕工况下变形失效的实验平台 |
CN113865974B (zh) * | 2021-08-20 | 2022-11-25 | 北京航空航天大学 | 观测电极材料在压缩/压痕工况下变形失效的实验平台 |
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