CN113740000B - 一种用于氢氧燃料电池的氢泄漏监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于氢氧燃料电池的氢泄漏监测装置，包括外壳，外壳包括握把与筒壳，筒壳的内侧面插接有直管，直管的内侧面螺纹安装有单向阀，单向阀的外表面远离直管的一端螺纹安装有抵靠头，弯管远离直管的出口端设置有反应缸，直管的内侧面靠近弯管的一侧滑动安装有隔膜头。本发明方便更换抵靠头，能够适应漏眼分布在电池上不同位置处的情况，且抵靠头与被检测电池接触时，能够避免外部空气中的氢气也进入到直管影响检测人员对漏眼位置的判断，反应过后生成的水珠难以残留在装置内部导致其他部件的氧化速度加快，还能避免连续检测时装置内部的氢气未排出而影响到每一个燃料电池的检测结果。
Description
技术领域
本发明涉及电池检测技术领域，尤其涉及一种用于氢氧燃料电池的氢泄漏监测装置。
背景技术
燃料电池是很有发展前途的新的动力电源，一般以氢气、碳、甲醇、硼氢化物、煤气或天然气为燃料，作为负极，用空气中的氧作为正极。和一般电池的主要区别在于一般电池的活性物质是预先放在电池内部的，因而电池容量取决于贮存的活性物质的量；而燃料电池的活性物质(燃料和氧化剂)是在反应的同时源源不断地输入的，因此，这类电池实际上只是一个能量转换装置。这类电池具有转换效率高、容量大、比能量高、功率范围广、不用充电等优点，但由于成本高，系统比较复杂，仅限于一些特殊用途，如飞船、潜艇、军事、电视中转站、灯塔和浮标等方面。氢氧燃料电池以氢气作燃料为还原剂，氧气作氧化剂氢氧燃料电池，通过燃料的燃烧反应，将化学能转变为电能的电池，与原电池的工作原理相同。氢氧燃料电池工作时，向氢电极供应氢气，同时向氧电极供应氧气。氢、氧气在电极上的催化剂作用下，通过电解质生成水。这时在氢电极上有多余的电子而带负电，在氧电极上由于缺少电子而带正电。接通电路后，这一类似于燃烧的反应过程就能连续进行。
现有的氢泄漏监测装置，大多是用直管吸入电池附近的氢气使氢气反应，从而判断电池是否泄露氢气，但使用时不能将内部氢气排出导致连续检测时影响到每一个燃料电池的检测结果，且直管端部不能隔绝外部空气，容易让纯度较高的氢气与空气混合而产生爆炸，以及吸入空气中的氢气而无法得出漏眼的具体位置，同时当漏眼在电池的边角处时更不容易检测到，氢气在检测装置内部反应过后产生的水珠也难以完全流出，会加快装置中其他部件的氧化速度，适应性不够好。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种用于氢氧燃料电池的氢泄漏监测装置，其方便更换抵靠头，能够适应漏眼分布在电池上不同位置处的情况，且抵靠头与被检测电池接触时，能够避免外部空气中的氢气也进入到直管影响检测人员对漏眼位置的判断，反应过后生成的水珠难以残留在装置内部导致其他部件的氧化速度加快，还能避免连续检测时装置内部的氢气未排出而影响到每一个燃料电池的检测结果。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种用于氢氧燃料电池的氢泄漏监测装置，包括外壳，所述外壳包括握把与筒壳，所述筒壳的内侧面插接有直管，所述直管的内侧面螺纹安装有单向阀，所述单向阀的外表面远离直管的一端螺纹安装有抵靠头，所述直管远离抵靠头的一端通过单向阀螺纹安装有弯管，所述弯管远离直管的出口端设置有反应缸，所述反应缸包括上腔体、下腔体、吸附片与质子交换膜，所述上腔体与下腔体的底部均设置有导管，所述直管的内侧面靠近弯管的一侧滑动安装有隔膜头，所述握把的外表面螺纹安装有自复按钮，两组所述抵靠头的轴切面分别为圆形与M形，所述筒壳的内壁设置有接线柱，所述握把的外表面套接有L形板。
优选地，所述隔膜头的内侧面插接有顶杆，所述顶杆的底部设置有动力组件，所述动力组件包括安装座、导轨、偏心轮与连杆。
优选地，所述外壳的材质为ABS塑料，所述抵靠头的材质为硅酸凝胶，所述握把的内侧面设置有电池腔。
优选地，所述筒壳远离抵靠头的一端设置有指示灯，所述吸附片为镀铂海绵镍，所述吸附片与抵靠头的数量均为两组，所述质子交换膜位于两组吸附片之间。
优选地，所述单向阀的数量为三组，所述导管的径切面呈弯曲状，所述反应缸呈倾斜安装且固定连接于筒壳的内壁。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
1、设置有单向阀，当在氢燃料电池弧面或平面查找漏眼时，可将轴切面为圆形的抵靠头拧在直管连接的单向阀上，当在边角处查找漏眼时则拧入轴切面为M形的抵靠头，方便更换，适应性更广。
2、设置有抵靠头，由硅酸凝胶制成的抵靠头质地较软，使抵靠头与被检测电池的表面接触时，能够隔绝抵靠头覆盖的空间与非被覆盖的空间，避免外部空气以及空气中的氢气也进入到直管影响检测人员对漏眼位置的判断。
3、设置有反应缸，倾斜安装的反应缸使反应过后生成的水珠能够贴着倾斜的导管的内壁流出本装置，难以残留在本装置内部导致加快其他部件的氧化速度。
4、设置有隔膜头，便于将直管中的气体压入反应缸并从导管排出，再将漏眼处泄漏的较纯的氢气吸入直管中，可以降低氢气混合后不纯容易爆炸的危险性，还能避免连续检测时装置内部的氢气未排出而影响到每一个燃料电池的检测结果。
附图说明
图1为本发明提出的一种用于氢氧燃料电池的氢泄漏监测装置的结构立体图；
图2为本发明提出的一种用于氢氧燃料电池的氢泄漏监测装置的单向阀剖视图；
图3为本发明提出的一种用于氢氧燃料电池的氢泄漏监测装置的剖视图；
图4为本发明提出的一种用于氢氧燃料电池的氢泄漏监测装置的图3A处放大图；
图5为本发明提出的一种用于氢氧燃料电池的氢泄漏监测装置的动力组件示意图；
图6为本发明提出的一种用于氢氧燃料电池的氢泄漏监测装置的氢气反应流程图。
图中：1、外壳；2、握把；3、筒壳；4、直管；5、单向阀；6、抵靠头；7、弯管；8、反应缸；9、上腔体；10、下腔体；11、吸附片；12、质子交换膜；13、导管；14、隔膜头；15、顶杆；16、动力组件；17、安装座；18、导轨；19、偏心轮；20、连杆；21、电池腔；22、指示灯；23、自复按钮；24、接线柱；25、L形板。
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。
参照图1-6，一种用于氢氧燃料电池的氢泄漏监测装置，包括外壳1，外壳1包括握把2与筒壳3，握把2方便检测人员握住本装置进行检测，筒壳3的内侧面插接有直管4，直管4是被检测电池泄漏的氢气被吸入反应缸8的通道，直管4的内侧面螺纹安装有单向阀5，单向阀5内弹簧的初始状态为压缩状态，使顶针封住进气口，单向阀5的外表面远离直管4的一端螺纹安装有抵靠头6，抵靠头6与被检测电池的表面接触，通过移动抵靠头6在被检测电池表面上的位置使抵靠头6盖住漏眼，从而使泄漏的氢气进入直管4中，直管4远离抵靠头6的一端通过单向阀5螺纹安装有弯管7，弯管7的设置使反应缸8倾斜安装，直管4进气停止后比空气更轻的的氢气向上流动并接触下腔体10中的吸附片11，弯管7远离直管4的出口端设置有反应缸8，反应缸8是被检测电池泄漏的氢气进行反应发电的地方，反应缸8包括上腔体9、下腔体10、吸附片11与质子交换膜12，上腔体9是空气中的氧气得电子并与氢离子即质子结合生成水的地方，氢气进入下腔体10后将本装置中原有的空气排出本装置，且与下腔体10连接的导管13中的单向阀5使外部空气不能进入到下腔体10中，吸附片11中的铂(Bt)弱化氢气中的H-H键，使氢气以氢原子的形式附着在铂上，并且两组吸附片11通过导线与指示灯22以及线路板连接后，下腔体10中的氢原子失去本身带有的电子从而带正电，失去的电子通过回路到达上腔体9中的吸附片11，使上腔体9中的氧气得到电子，同时电子的转移形成电流，使指示灯亮起，质子交换膜12只能让氢离子即质子可以通过，上腔体9与下腔体10的底部均设置有导管13，与上腔体9连接的导管13使反应后生成的水能够流出，避免水残留在本装置中加快其他部件的氧化速度，还可以在此导管13置入吸湿物或干燥剂，加快上腔体9的干燥速度，直管4的内侧面靠近弯管7的一侧滑动安装有隔膜头14，隔膜头14类似于隔膜泵中的隔膜，体积最大时与直管4的内壁吻合，并且体积能够随着顶杆15的移动变化，从而能够将直管4中的气体压入反应缸8并从导管13排出，再将漏眼处泄漏的较纯的氢气吸入直管4中，可以降低氢气与空气混合后不纯而容易爆炸的危险性，还可以避免连续检测时装置内部的氢气未排出而影响到每一个燃料电池的检测结果。
本发明中，隔膜头14的内侧面插接有顶杆15，顶杆15滑动时使隔膜头14压缩直管4中的空气或氢气，顶出时直管中的气压增大，弯管7中的单向阀5的顶针缩回，处于通路，而与抵靠头6接触的单向阀5中的顶针无法缩回，使气体只能进入弯管7中，顶杆15缩回时，则弯管7中的单向阀5的顶针无法缩回，与抵靠头6接触的单向阀5的顶针缩回，使气体进入到直管4中，顶杆15连续的顶出缩回使被检测电池泄漏的氢气进入反应缸8中，顶杆15的底部设置有动力组件16，动力组件16为顶杆15的运动提供动力，动力组件16包括安装座17、导轨18、偏心轮19与连杆20，安装座17能够拧入螺丝将动力组件16固定在筒壳3的内壁，导轨18确保顶杆15的运动一直处于直线运动状态，偏心轮19可由调速马达驱动，连杆20将偏心轮19转动时的动力传递给顶杆15。
本发明中，外壳1的材质为ABS塑料，ABS塑料质地坚硬，不易损坏，使本装置有较长的使用寿命，抵靠头6的材质为硅酸凝胶，硅酸凝胶质地非常柔软，使抵靠头6与被检测电池的表面接触时，能够隔绝抵靠头6覆盖的空间与非被覆盖的空间，避免外部空气以及空气中的氢气也进入到直管4影响监测人员对漏眼位置的判断，握把2的内侧面设置有电池腔21，电池腔21用于安装电池，能够为调速马达的运行提供动力。
本发明中，筒壳3远离抵靠头6的一端设置有指示灯22，指示灯22亮起时表示与反应缸8连接的回路通电，表示直管4中有氢气，即抵靠头6覆盖处有漏眼，吸附片11为镀铂海绵镍，海绵镍具有多孔的结构，表面镀铂后氢原子能够附着的面积较大，吸附片11与抵靠头6的数量均为两组，质子交换膜12位于两组吸附片11之间。
本发明中，单向阀5的数量为三组，导管13的径切面呈弯曲状，呈弯曲状的导管13确保反应缸8中的空气和水能够从本装置内部流出，反应缸8呈倾斜安装且固定连接于筒壳3的内壁，倾斜安装的反应缸8不仅使比空气更轻的氢气能够向上流动，也使反应过后生成的水珠能够贴着倾斜的导管13的内壁流出本装置，难以残留在本装置内部，更加实用。
本发明中，握把2的外表面螺纹安装有自复按钮23，自复按钮23按下时调速马达启动，松开后调速马达停止运行，两组抵靠头6的轴切面分别为圆形与M形，便于漏眼在边角或弧面、平面处时可以进行更换抵靠头6，能够更好的适应当前燃料电池的外形确保检测时不会吸到非漏眼泄漏出的气体，筒壳3的内壁设置有接线柱24，接线柱24能够拧入落入来安装线路板，使本装置还可以安装其他对电流更灵敏的元器件，如无线传输模块、报警器、控制模块等，进行实时监测时当氢气泄漏时可及时将信号传递给监测人员，握把2的外表面套接有L形板25，L形板25上的螺纹孔能够拧入螺丝，从而能够将L形板25固定在燃料电池的外壳上，既能够让本装置放在一个固定的位置进行实时监测，也可以取出查找电池上的漏眼，且进行实时监测时，线路板保持电池持续不断地为调速马达提供电能，当取下时，按下与控制模块连接的开关使电池通过自复按钮23再与调速马达接通。
本发明中指示灯22与自复按钮23均为已经公开的广泛运用于日常生活的已知技术，指示灯22的型号为KL0824G，自复按钮23的型号为ZB2BA2C。
在平时，则电池腔21中的电池持续为调速马达供电，当遇到氢气泄漏时，与线路板连接的报警器开始报警，以及无线传输模块将信号输送给检测人员让监测人员及时检查电燃料电池的情况，查找漏眼时，握住握把2，检测前先对燃料电池周围的空气进行检测，按下自复按钮23使偏心轮19转动，连杆20带动顶杆15在导轨18中顶出、缩回，隔膜头14将直管4中的空气压入反应缸8并从导管13排出，将外部空气吸入反应缸8中，而隔膜头14的设置便于将直管4中的气体压入反应缸8并从导管13排出，再将漏眼处泄漏的较纯的氢气吸入直管4中，可以降低氢气与空气混合后不纯而容易爆炸的危险性，还可以避免连续检测时装置内部的氢气未排出而影响到每一个燃料电池的检测结果，若外部空气中有氢气时，进入反应缸8的氢气上升附着在吸附片11上，并转化为H-H，以氢原子的形式附着在吸附片11的铂上，进而氢原子自身的电子，以氢原子即质子的形态通过质子交换膜12进入上腔体9中，失去的的电子通过导线经过线路板、指示灯22、报警器到达上腔体9中的吸附片11，而上腔体9中的空气中的氧气得到电子，并与氢离子结合生成水，同时电子的转移在回路中形成电流，指示灯22亮起同时报警器报警，若外部空气中不含氢气，则指示灯22不亮且报警器不报警，因此可以此来判断外部空气中是否已经有氢气，从而确定是否有检测的必要，确定外部有空气时，当在氢燃料电池弧面或平面查找漏眼时，可将轴切面为圆形的抵靠头6拧在直管4连接的单向阀5上，当在边角处查找漏眼时则拧入轴切面为M形的抵靠头6，适应性更广，由于抵靠头6由质地较软的硅酸凝胶制成，使抵靠头6与被检测电池的表面接触时，能够隔绝抵靠头6覆盖的空间与非被覆盖的空间，避免外部空气以及空气中的氢气也进入到直管4影响监测人员对漏眼位置的判断，在燃料电池表面移动抵靠头6的过程中，检测人员通过指示灯22是否亮起，以及报警器是否报警来判断漏眼的位置，操作起来非常简单，而倾斜设置的反应缸8使得反应过后生成的水珠能够贴着倾斜的导管13的内壁流出本装置，难以残留在本装置内部，更加实用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种用于氢氧燃料电池的氢泄漏监测装置，包括外壳(1)，其特征在于，所述外壳(1)包括握把(2)与筒壳(3)，所述筒壳(3)的内侧面插接有直管(4)，所述直管(4)的内侧面螺纹安装有单向阀(5)，所述单向阀(5)的外表面远离直管(4)的一端螺纹安装有抵靠头(6)，所述直管(4)远离抵靠头(6)的一端通过单向阀(5)螺纹安装有弯管(7)，所述弯管(7)远离直管(4)的出口端设置有反应缸(8)，所述反应缸(8)包括上腔体(9)、下腔体(10)、吸附片(11)与质子交换膜(12)，所述上腔体(9)与下腔体(10)的底部均设置有导管(13)，所述直管(4)的内侧面靠近弯管(7)的一侧滑动安装有隔膜头(14)，外壳(1)的材质为ABS塑料，所述抵靠头(6)的材质为硅酸凝胶，所述握把(2)的内侧面设置有电池腔(21)，单向阀(5)的数量为三组，所述导管(13)的径切面呈弯曲状，所述反应缸(8)呈倾斜安装且固定连接于筒壳(3)的内壁，所述握把(2)的外表面螺纹安装有自复按钮(23)，两组所述抵靠头(6)的轴切面分别为圆形与M形，所述筒壳(3)的内壁设置有接线柱(24)，所述握把(2)的外表面套接有L形板(25)。
2.根据权利要求1所述的一种用于氢氧燃料电池的氢泄漏监测装置，其特征在于，所述隔膜头(14)的内侧面插接有顶杆(15)，所述顶杆(15)的底部设置有动力组件(16)，所述动力组件(16)包括安装座(17)、导轨(18)、偏心轮(19)与连杆(20)。
3.根据权利要求1所述的一种用于氢氧燃料电池的氢泄漏监测装置，其特征在于，所述筒壳(3)远离抵靠头(6)的一端设置有指示灯(22)，所述吸附片(11)为镀铂海绵镍，所述吸附片(11)与抵靠头(6)的数量均为两组，所述质子交换膜(12)位于两组吸附片(11)之间。
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