CN113571732A - 测试装置及扁管式固体氧化物燃料电池测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池测试设备技术领域，提供了一种测试装置以及扁管式固体氧化物燃料电池测试方法，其中测试装置包括：阴极连接件，阴极连接件上具有阴极预热室和与阴极预热室相连通的阴极卡槽，阴极预热室上设有阴极进气孔；两个阳极连接件，各阳极连接件上均具有燃料气缓冲腔和与燃料气缓冲腔相连通的阳极卡槽，燃料气缓冲腔上设有阳极进气孔。与现有技术相比，本发明开创式地提供了扁管式固体氧化物燃料电池的测试方法，通过分别连接扁管电池的阴极和阳极的方式，解决了扁管电池的阴阳极砌体隔绝及密封问题，可以大面积阴阳极电流，使阴阳极气体分布更加均匀，并令扁管电池的两侧阴极在测试中实现并联，以满足扁管电池的测试要求。

Description

测试装置及扁管式固体氧化物燃料电池测试方法

技术领域

本发明属于电池测试设备技术领域，更具体地说，是涉及一种测试装置，以及涉及一种扁管式固体氧化物燃料电池测试方法。

背景技术

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。固定氧化物燃料电池是目前燃料电池中理论能量密度最高的一种，具有燃料适应性广、能量转换效率高、全固态、模块化组装、零污染等优点，发展前景良好。

固定氧化物燃料电池在应用过程中需要对其电化学性能进行测试。固定氧化物燃料电池电化学性能测试可以多方面表征电池在工作温度及环境下的物理化学性能，是衡量电池优劣最主要也是最重要的测试方法。而目前标准测试装置的研发进展缓慢，一方面，固定氧化物燃料电池通常处于高温环境，对测试装置的相关要求较高；另一方面，固定氧化物燃料电池根据外形可分为平板式、管式，而管式又分为圆管式、扁管式等等，种类繁多，需要对各类固定氧化物燃料电池进行分别测试。

现在市面上所存在的测试装置基本为针对平板式固定氧化物燃料电池所设计的，无法适用于新型扁管式固体氧化物燃料电池，难以准确测试出新型扁管式固体氧化物燃料电池的电池电化学性能。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种测试装置，以解决目前难易测出扁管式固体氧化物燃料电池电化学性能的技术问题，保证了该燃料电池测试准确性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种测试装置，包括：阴极连接件，所述阴极连接件上具有阴极预热室和与所述阴极预热室相连通的阴极卡槽，所述阴极预热室上设有阴极进气孔；两个阳极连接件，各所述阳极连接件上均具有燃料气缓冲腔和与所述燃料气缓冲腔相连通的阳极卡槽，所述燃料气缓冲腔上设有阳极进气孔。

根据本发明提供的测试装置,至少具有如下有益效果：与现有技术相比，本发明测试装置能够在高温下完成对扁管式固体氧化物燃料电池的电化学性能测试，通过采用阴极连接件与阳极连接件分别连接管扁式固定氧化物燃料电池的阴极和阳极的方式，将用于测试的阴阳气体分隔开，解决了阴阳极气体隔绝以及密封的问题，可收集阴阳极的电流；采用阴极预热室和阳极预热室结构，由于测试装置处于高温条件下，阴极气体首先进入到阴极预热室中进行预热，提前进入放电状态，同时阴极预热室还可以将阴极气体均匀分配进入至阴极卡槽中，而燃料气缓冲腔则对燃料气的进入起缓冲作用，并使燃料气均匀分配至阳极卡槽中，解决了阴阳极气体均匀分布的问题。

可选地，所述阴极卡槽的两侧设有卡槽开口，所述卡槽开口用于供燃料电池的阳极伸出至所述阴极卡槽外。

可选地，所述阴极卡槽的内侧壁设有用于与燃料电池阴极电性接触的阴极电极网。

可选地，所述阴极电极网为银网。

可选地，所述阴极连接体由第一连接壳和第二连接壳螺栓或螺钉连接而成，所述阴极卡槽的内侧壁上以及连接第一连接壳和第二连接壳的螺栓或螺钉上涂覆有相导通的银浆层，所述阴极电极网与所述银浆层电性导通。

可选地，所述阳极卡槽的内侧壁设有用于与燃料电池阳极电性接触的阳极电极网。

可选地，所述阳极电极网为镍网。

可选地，所述阴极进气孔上连接有阴极导气管，所述阳极进气孔上连接有阳极导气管。

可选地，所述阴极导气管与所述阴极进气孔的连接处以及所述阳极导气管与所述阳极进气孔的连接处涂覆有银浆层。

可选地，所述阴极卡槽的内侧壁上涂覆有银浆层。

另外，为实现上述目的，本发明还提供了一种扁管式固体氧化物燃料电池测试方法，采用如上所述的测试装置进行测试，包括如下测试步骤：

步骤S1，将两个阳极连接件的阳极卡槽密封卡紧在扁管式固体氧化物燃料电池两端的阳极上；

步骤S2，使扁管式固体氧化物燃料电池卡在阴极连接件的阴极卡槽上，并使固定氧化物燃料电池两侧的阴极与阴极卡槽上的阴极电极网电性接触；

步骤S3，将装配上所述测试装置的扁管式固体氧化物燃料电池放于电热炉内，确保阴极及阳极导气管末端在炉外；

步骤S4，连接测试导线，将电热炉升至测试温度，往阴极进气孔中通入氧气或空气，往阳极进气孔中通入氢气还原，然后测试电池的IV性能，得出测试结果。

根据本发明提供的扁管式固体氧化物燃料电池测试方法，至少具有如下有益效果：与现有技术相比，本发明开创式地提供了扁管式固体氧化物燃料电池的测试方法，通过分别连接扁管电池的阴极和阳极的方式，解决了扁管电池的阴阳极气体隔绝及密封问题，可以大面积阴阳极电流，使阴阳极气体分布更加均匀，并令扁管电池的两侧阴极在测试中实现并联，以满足扁管电池的测试要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的测试装置装配在扁管式固体氧化物燃料电池时的结构示意图；

图2为图1中提供的阴极连接件的结构示意图；

图3为图2中提供的阴极连接件的爆炸结构示意图；

图4为图1中提供的阳极连接件的结构示意图；

图5为图4中提供的阳极连接件的全剖视图。

其中，图中各附图标记：

阴极连接件100、阴极预热室110、阴极卡槽120、卡槽开口121、阴极进气孔130、阴极电极网140、第一连接壳150、第二连接壳160、连接螺栓170；

阳极连接件200、燃料气缓冲腔210、阳极卡槽220、阳极进气孔230；

阴极导气管300；

阳极导气管400；

扁管式固体氧化物燃料电池500。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

现结合附图对本发明第一方面实施例提供的测试装置进行说明。

请参阅图1至图5，一种测试装置，包括阴极连接件100和两个阳极连接件200，阴极连接件100上具有阴极预热室110和与阴极预热室110相连通的阴极卡槽120，阴极卡槽120用于卡紧扁管式固体氧化物燃料电池500(以下简称扁管电池)的两侧，位于扁管式固体氧化物燃料电池500两侧的两个阴极分别与阴极卡槽120的两侧壁电性接触，阴极预热室110上设有阴极进气孔130，阴极预热室110对从阴极进气孔130中进入的阴极气体进行预热，并使阴极气体均匀进入到阴极卡槽120中，与扁管电池中的阴极电性接触。各阳极连接件200上均具有燃料气缓冲腔210和与燃料气缓冲腔210相连通的阳极卡槽220，燃料气缓冲腔210上设有阳极进气孔230，燃料气缓冲腔210对从阳极进气孔230中进入的阳极气体起到缓冲作用，使阳极气体均匀进入到阳极卡槽220中，与扁管电池中的阳极电性接触。阴极预热室110与阴极卡槽120之间设有第一连通口，第一连通口沿着阴极预热室110的长度方向设置成长条状，配合阴极预热室110使阴极气体均匀进入到阴极卡槽120中；燃料气缓冲腔210与阳极卡槽220之间设有第二连通口，第二连通口沿着阴极预热室110的长度方向设置成长条状，配合燃料气缓冲腔210使阳极气体均匀进入到阳极卡槽220中。

与现有技术相比，本发明测试装置能够在高温下完成对扁管式固体氧化物燃料电池500的电化学性能测试，通过采用阴极连接件100与阳极连接件200分别连接管扁式固定氧化物燃料电池的阴极和阳极，将用于测试的阴阳气体分隔开，解决了阴阳极气体隔绝以及密封的问题，可收集阴阳极的电流；采用阴极预热室110和阳极预热室结构，由于测试装置处于高温条件下，阴极气体首先进入到阴极预热室110中进行预热，提前进入放电状态，同时阴极预热室110还可以将阴极气体均匀分配进入至阴极卡槽120中，而燃料气缓冲腔210则对燃料气的进入起缓冲作用，并使燃料气均匀分配至阳极卡槽220中，解决了阴阳极气体均匀分布的问题。

在本发明的一个实施例中，参阅图1和2，阴极卡槽120的两侧设有卡槽开口121，卡槽开口121用于供燃料电池的阳极伸出至阴极卡槽120外，两个阳极连接件200在连接扁管电池后分别位于阴极连接件100的两端外侧。合理设计卡槽开口121结构，便于测试装置在扁管电池上的整体装配，提高测试稳定性。

在本发明另一个实施例中，参阅图3，阴极卡槽120的内侧壁上设有用于与燃料电池阴极电性连接的阴极电极网140。其中，阴极卡槽120的两个内侧壁上均设有阴极电网，阴极电极网140可通过卡扣、焊接或粘接等方式固定在阴极卡槽120的内侧壁。本实施例中，阴极电网为银网，银的理化性质稳定，具有良好的导电性能，可以增加扁管电池与阴极连接件100的电接触。

进一步地，阴极连接体由第一连接壳150和第二连接壳160螺旋或螺钉连接而成，阴极卡槽120的内侧壁上以及连接第一连接壳150和第二连接壳160的螺栓或螺钉上涂覆有相导通的银浆层，使得阴极卡槽120的两侧电性导通，同时阴极电极网140与银浆层电性导通，扁管式固体氧化物燃料电池500的两侧阴极分别与阴极卡槽120的两侧电性接触，使得扁管式固体氧化物燃料电池500的双阴极并联，满足扁管式固体氧化物燃料电池500的测试电路要求。本实施例中，第一连接壳150和第二连接壳160通过连接螺栓170与以及连接螺母固定装配组成阴极连接体。

在本发明另一个实施例中，阳极卡槽220的内侧壁上设有用于与燃料电池阳极电性连接的阳极电极网(图中未示出)。其中，阳极卡槽220的两个内侧壁上均设有阳极电极网，阳极电极网可通过卡扣、焊接或粘接等方式固定在阳极卡槽220的内侧壁。本实施例中，阳极电网为镍网，镍具有延展性和导电性，耐氧化性强，抵抗燃料气的氧化作用，可以增加扁管电池与阳极连接件200的电接触。

在本发明另一个实施例中，阴极进气孔130上连接有阴极导气管300，阳极进气孔230上连接有阳极导气管400，阴极导气管300连接外部的氧气或空气输送装置，使空气或氧气通入至阴极连接件100内部并与扁管电池的阴极相接触，阳极导气管400连接外部的燃料气输送装置，使燃料气通入至阳极连接件200内部并与扁管电池的阳极相接触。阴极导气管300与阴极导气管300的连接处、以及阳极导气管400与阳极进气孔230的连接处涂覆有银浆层，以便在导气管与进气口密封连接的同时还能够保证优良的取电性能。

以下对本发明第二实施例的扁管式固体氧化物燃料电池测试方法进行说明。

一种扁管式固体氧化物燃料电池测试方法，采用本发明第一方面实施例的测试装置进行测试，包括以下测试步骤：

步骤S1，将两个阳极连接件200的阳极卡槽220密封卡紧在扁管式固体氧化物燃料电池500两端的阳极上，并通过高温密封胶使阳极与扁管电池的阳极固定封死在阳极连接件200上；

步骤S2，使扁管式固体氧化物燃料电池500卡在阴极连接件100的阴极卡槽120上，并使扁管式固体氧化物燃料电池500两侧的阴极与阴极卡槽120上的阴极电极网140电性接触，令扁管式固体氧化物燃料电池500两侧的阴极并联在阴极连接件100内；

步骤S3，将装配上测试装置的扁管式固体氧化物燃料电池500放于电热炉内，确保阴极及阳极导气管400末端在炉外，其中，电热炉可以为马弗炉；

步骤S4，可采用四端接线法连接测试导线，并设置升温程序，使电热炉升至测试温度，往阴极进气孔130中通入氧气或空气，往阳极进气孔230中通入氢气还原，然后通过测试导向所连接的测试平台测出扁管电池的IV性能，得出测试结果。

与现有技术相比，本发明开创式地提供了扁管式固体氧化物燃料电池500的测试方法，通过分别连接扁管电池的阴极和阳极的方式，解决了扁管电池的阴阳极气体隔绝及密封问题，可以大面积收集阴阳极电流，使阴阳极气体分布更加均匀，并令扁管电池的两侧阴极在测试中实现并联，以满足扁管电池的测试要求。

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 (10)

1.一种测试装置，其特征在于,包括：

阴极连接件，所述阴极连接件上具有阴极预热室和与所述阴极预热室相连通的阴极卡槽，所述阴极预热室上设有阴极进气孔；

两个阳极连接件，各所述阳极连接件上均具有燃料气缓冲腔和与所述燃料气缓冲腔相连通的阳极卡槽，所述燃料气缓冲腔上设有阳极进气孔。

2.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述阴极卡槽的两侧设有卡槽开口，所述卡槽开口用于供燃料电池的阳极伸出至所述阴极卡槽外。

3.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述阴极卡槽的内侧壁设有用于与燃料电池阴极电性接触的阴极电极网。

4.如权利要求3所述的测试装置，其特征在于，所述阴极电极网为银网。

5.如权利要求4所述的测试装置，其特征在于，所述阴极连接体由第一连接壳和第二连接壳螺栓或螺钉连接而成，所述阴极卡槽的内侧壁上以及连接第一连接壳和第二连接壳的螺栓或螺钉上涂覆有相导通的银浆层，所述阴极电极网与所述银浆层电性导通。

6.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述阳极卡槽的内侧壁设有用于与燃料电池阳极电性接触的阳极电极网。

7.如权利要求6所述的测试装置，其特征在于，所述阳极电极网为镍网。

8.如权利要求7所述的测试装置，其特征在于，所述阴极进气孔上连接有阴极导气管，所述阳极进气孔上连接有阳极导气管。

9.如权利要求7所述的测试装置，其特征在于，所述阴极导气管与所述阴极进气孔的连接处以及所述阳极导气管与所述阳极进气孔的连接处涂覆有银浆层。

10.一种扁管式固体氧化物燃料电池测试方法，其特征在于，采用如权利要求1至9任一项所述的测试装置进行测试，包括如下测试步骤：

步骤S1，将两个阳极连接件的阳极卡槽密封卡紧在扁管式固体氧化物燃料电池两端的阳极上；

步骤S2，使扁管式固体氧化物燃料电池卡在阴极连接件的阴极卡槽上，并使扁管式固体氧化物燃料电池两侧的阴极与阴极卡槽上的阴极电极网电性接触；

步骤S3，将装配上所述测试装置的扁管式固体氧化物燃料电池放于电热炉内，确保阴极及阳极导气管末端在炉外；

步骤S4，连接测试导线，将电热炉升至测试温度，往阴极进气孔中通入氧气或空气，往阳极进气孔中通入氢气还原，然后测试电池的IV性能，得出测试结果。

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