CN114167293B - 一种用于燃料电池电堆测试的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于燃料电池电堆测试的装置及方法，包括有转动安装在箱体内部且用于承载燃料电池的放置台，箱体的内部侧壁上还固定安装有检测装置，箱体的内部位于燃料电池的上方设置有可沿竖直方向直线移动的固定板，固定板的底部对称的连接有两个固定块，两个固定块内部均形成有腔体，腔体的顶部以及底部分别开设有第一通道和第二通道，腔体的内部圆心处转动连接有第一扇形块和第二扇形块，第一扇形块和第二扇形块的扇形面均与腔体的内壁相贴合。本发明在对燃料电池填充氢气时，能够有效的避免因为氢气压力过大导致的氢气逆向流动，提高了燃料电池在添加氢气时的安全性，使检测过程更加安全可靠。

Description

一种用于燃料电池电堆测试的装置及方法

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种用于燃料电池电堆测试的装置及方法。

背景技术

现有技术中公开了申请号为202010898499.8，名称为一种电堆装配活化验收一体式氢燃料电池测试平台的专利文献，该文献的背景技术部分记载到氢燃料电池在测试时往往需要对电池中电堆进行加氢测试，但是电堆在使用过程中内部整体气压会缓慢增大，如果外界添加管道与电池直接连通，氢气极有可能逆向流通，严重影响测试的可靠性和安全性。为了解决上述技术问题，通过放料管、引料软管、调节槽、限位板、通槽、复位弹簧、弧形阻挡块、接触板和稳定杆的联合设置，当氢气通过放料管内部的管道时，推动稳定杆，进一步推动弧形阻挡块下移，同时接触板在调节槽的内表面滑动，复位弹簧被挤压，氢气通过限位板中的通槽流向燃料电池内部，一旦燃料电池内部压力过大，则放料管中弧形阻挡块被复位弹簧和高气压的氢气向上推动，弧形阻挡块将调节槽与外界的通路封死。本申请提出的一种用于燃料电池电堆测试的装置及方法，在面对上述同样的技术问题时，提出一种新的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于燃料电池电堆测试的装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于燃料电池电堆测试的装置，包括有转动安装在箱体内部且用于承载燃料电池的放置台，箱体的内部侧壁上还固定安装有检测装置，箱体的内部位于燃料电池的上方设置有可沿竖直方向直线移动的固定板，固定板的底部对称的连接有两个固定块，两个固定块内部均形成有腔体，腔体的顶部以及底部分别开设有第一通道和第二通道，腔体的内部圆心处转动连接有第一扇形块和第二扇形块，第一扇形块和第二扇形块的扇形面均与腔体的内壁相贴合，第一扇形块内部开设有第一气道，第二扇形块内部开设有与第一气道规格相同的第二气道，第一气道由粗、细两种管道半径构成，并且第一气道的粗口径端沿竖直方向延伸与腔体内部连通，第一气道的细口径端沿倾斜方向延伸至第一扇形块的侧壁后与腔体连通，第一气道的细口径端和第二气道的细口径端沿第一扇形块的轴向错落设置。

优选的，固定板的顶端固定连接有气管，气管的一端与外部的加氢装置固定连接，气管的另一端分支后分别穿过固定板后与相对应的腔体顶部的第一通道相连通。

优选的，固定块底部的第二通道处连接有用于与燃料电池的进气口对齐连通的连接器。

优选的，箱体的顶端内部转动连接有安装板，安装板的底端固定连接有电动伸缩杆，电动伸缩杆的底端固定连接有连接件，固定板固定连接于连接件上。

优选的，箱体的内部底端固定连接有电机，电机的电机轴与放置台底部中心处固定连接。

一种用于燃料电池电堆测试的方法，采用上述提及的一种用于燃料电池电堆测试的装置，方法如下：

步骤一、将燃料电池放置在放置台的顶端并通过固定夹具将燃料电池固定，固定板向下移动直至固定块底部的第二通道与燃料电池的进气口对齐连通；

步骤二、通过第一通道将氢气注入至腔体内，氢气在腔体内流动进入第一气道和第二气道内，氢气通过第一气道和第二气道并排出时，使从第一气道排出的气体对第二扇形块的侧面产生一定冲击力，使从第二气道排出的气体对第一扇形块的侧面产生一定冲击力，在两个冲击力的作用下，第一扇形块和第二扇形块向两侧旋转，进而使从第一气道、第二气道排出的氢气进入第二通道并流向燃料电池的内部；

步骤三、当燃料电池内部压力过大，第一扇形块和第二扇形块被高气压的氢气向上推动，使第一扇形块和第二扇形块继续向两侧旋转并接触，此时第一气道和第二气道的入口处分别被第二扇形块和第一扇形块挡住，第一扇形块和第二扇形块将第一通道封堵，氢气添加完毕；

步骤四、启动检测装置，放置台带动燃料电池旋转，进而通过检测装置对燃料电池进行检测。

与现有技术相比，本发明提供了用于燃料电池电堆测试的装置，具备以下有益效果：

本发明中的装置在注入氢气时，氢气通过气管和第一通道进入到腔体内，再进入第一气道和第二气道内。氢气在通过第一气道和第二气道并排出时，从第一气道排出的气体对第二扇形块的侧面产生一定冲击力，从第二气道排出的气体对第一扇形块的侧面产生一定冲击力。在两个冲击力的作用下，第一扇形块和第二扇形块通过轴杆向两侧旋转，从第一气道和第二气道排出的氢气进入第二通道和连接器并流向燃料电池的内部，当燃料电池内部压力过大，则第一扇形块和第二扇形块被高气压的氢气向上推动，第一扇形块和第二扇形块绕着轴杆旋转并接触，此时第一气道和第二气道的入口处分别被第二扇形块和第一扇形块挡住，避免氢气产生逆流，该装置在对燃料电池填充氢气时，能够有效的避免因为氢气压力过大导致的氢气逆向流动，提高了燃料电池在添加氢气时的安全性，使检测过程更加安全可靠。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：

图1为本发明测试装置的整体结构示意图；

图2为本发明测试装置的三维剖面结构示意图；

图3为本发明中箱体底部处的三维剖面结构示意图；

图4为本发明中箱体顶部处的三维剖面结构示意图；

图5为本发明中固定板和固定块的三维示意图；

图6为本发明中固定块的第一剖面示意图；

图7为本发明中固定块的第二剖面示意图；

图8为本发明中固定块的第三剖面示意图；

图9为本发明中第一扇形块和第二扇形块的运动状态示意图。

图中：1、箱体；2、箱门；3、放置台；4、电机；5、检测装置；6、燃料电池；7、安装板；8、电动伸缩杆；9、连接件；10、固定板；11、固定块；12、连接器；13、气管；14、腔体；15、第一通道；16、第二通道；17、轴杆；18、第一扇形块；19、第二扇形块；20、第一气道；21、第二气道。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的实施方式和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的实施方式的限制。

请参阅图1-图9，本实施例提出一种用于燃料电池电堆测试的装置，包括有转动安装在箱体1内部且用于承载燃料电池6的放置台3，箱体1的内部底端固定连接有电机4，电机4的电机轴与放置台3底部中心处固定连接，通过电机4驱动放置台3进行旋转，箱体1的内部侧壁上还固定安装有检测装置5，本发明中的检测装置5采用现有技术中的即可，由于其不是本申请要求保护的技术方案所要考虑的重点，因此就不再对其进行赘述。

箱体1的内部位于燃料电池6的上方设置有可沿竖直方向直线移动的固定板10，具体的，箱体1的顶端内部转动连接有安装板7，安装板7的底端固定连接有电动伸缩杆8，电动伸缩杆8的底端固定连接有连接件9，固定板10固定连接于连接件9上，通过电动伸缩杆8来驱动固定板10沿竖直方向上进行移动，以此来调节固定块11和燃料电池6之间的距离。

固定板10的底部对称的连接有两个固定块11，两个固定块11内部均形成有截面呈圆形结构的腔体14，腔体14的顶部以及底部分别开设有第一通道15和第二通道16；固定板10的顶端固定连接有气管13，气管13的一端与外部的加氢装置固定连接，气管13的另一端分支后分别穿过固定板10后与相对应的腔体14顶部的第一通道15相连通，固定块11底部的第二通道16处连接有连接器12，固定块11通过该连接器12与燃料电池6的进气口对齐连通；腔体14的内部圆心处通过轴杆17转动连接有第一扇形块18和第二扇形块19，第一扇形块18和第二扇形块19的扇形面均与腔体14的内壁相贴合，第一扇形块18和第二扇形块19组成半圆形结构，当两者在自然状态下相接触时，正好能够将第一通道15、第二通道16阻断，第一扇形块18内部开设有第一气道20，第二扇形块19内部开设有与第一气道20规格相同的第二气道21，第一气道20由粗、细两种管道半径构成，并且第一气道20的粗口径端沿竖直方向延伸与腔体14内部连通，第一气道20的细口径端沿倾斜方向延伸至第一扇形块18的侧壁后与腔体14连通，第一气道20的细口径端和第二气道21的细口径端沿第一扇形块18的轴向错落设置，从第一气道20排出的气体吹向第二扇形块19的侧面并对其产生一定的冲击力，而从第二气道21排出的气体则对吹向第一扇形块18的侧面并对其产生一定的冲击力。

本发明提出一种用于燃料电池电堆测试的装置，使用时：

首先打开箱门2，将燃料电池6放置在放置台3的顶端并通过固定夹具将燃料电池6固定。启动电动伸缩杆8，电动伸缩杆8通过连接件9和固定板10带动固定块11和连接器12向下移动，通过连接器12与燃料电池6的进气口对齐连通，关闭电动伸缩杆8。

然后启动外部的加氢装置，氢气通过气管13和第一通道15进入到腔体14内，再进入第一气道20和第二气道21内。氢气在通过第一气道20和第二气道21并排出时，由于其管道半径较小，气体流速较大，进而使从第一气道20排出的气体对第二扇形块19的侧面产生一定冲击力，使从第二气道21排出的气体对第一扇形块18的侧面产生一定冲击力。在两个冲击力的作用下，使第一扇形块18和第二扇形块19通过轴杆17向两侧旋转，此时的状态如附图9(b)所示。进而使从第一气道20和第二气道21排出的氢气进入第二通道16和连接器12并流向燃料电池6的内部。

一旦燃料电池6内部压力过大，则第一扇形块18和第二扇形块19被高气压的氢气向上推动，使第一扇形块18和第二扇形块19绕着轴杆17旋转并接触，此时第一气道20和第二气道21的入口处分别被第二扇形块19和第一扇形块18挡住。同时氢气从第一气道20和第二气道21出口处进入并排出时，由于其管道半径较大，气体流速较小，在下方高气压的氢气的作用下，此时产生的冲击力不足以使第一扇形块18和第二扇形块19分开，因此第一扇形块18和第二扇形块19会保持该状态(如附图9(c)所示)。该状态下，第一扇形块18和第二扇形块19将第一通道15与外部的通路封堵，第一气道20和第二气道21分别被第二扇形块19和第一扇形块18封堵。此时氢气添加完毕。

启动电机4和检测装置5，电机4通过电机轴带动放置台3旋转，放置台3带动燃料电池6旋转，进而通过检测装置5对燃料电池6进行检测。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“另一”、“又一”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特征。在本发明的实施方式的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种用于燃料电池电堆测试的装置，包括有转动安装在箱体(1)内部且用于承载燃料电池(6)的放置台(3)，箱体(1)的内部侧壁上还固定安装有检测装置(5)，其特征在于：箱体(1)的内部位于燃料电池(6)的上方设置有可沿竖直方向直线移动的固定板(10)，固定板(10)的底部对称的连接有两个固定块(11)，两个固定块(11)内部均形成有腔体(14)，腔体(14)的顶部以及底部分别开设有第一通道(15)和第二通道(16)，腔体(14)的内部圆心处转动连接有第一扇形块(18)和第二扇形块(19)，第一扇形块(18)和第二扇形块(19)的扇形面均与腔体(14)的内壁相贴合，第一扇形块(18)内部开设有第一气道(20)，第二扇形块(19)内部开设有与第一气道(20)规格相同的第二气道(21)，第一气道(20)由粗、细两种管道半径构成，并且第一气道(20)的粗口径端沿竖直方向延伸与腔体(14)内部连通，第一气道(20)的细口径端沿倾斜方向延伸至第一扇形块(18)的侧壁后与腔体(14)连通，第一气道(20)的细口径端和第二气道(21)的细口径端沿第一扇形块(18)的轴向错落设置。

2.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池电堆测试的装置，其特征在于：固定板(10)的顶端固定连接有气管(13)，气管(13)的一端与外部的加氢装置固定连接，气管(13)的另一端分支后分别穿过固定板(10)后与相对应的腔体(14)顶部的第一通道(15)相连通。

3.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池电堆测试的装置，其特征在于：固定块(11)底部的第二通道(16)处连接有用于与燃料电池(6)的进气口对齐连通的连接器(12)。

4.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池电堆测试的装置，其特征在于，箱体(1)的顶端内部转动连接有安装板(7)，安装板(7)的底端固定连接有电动伸缩杆(8)，电动伸缩杆(8)的底端固定连接有连接件(9)，固定板(10)固定连接于连接件(9)上。

5.根据权利要求4所述的一种用于燃料电池电堆测试的装置，其特征在于：箱体(1)的内部底端固定连接有电机(4)，电机(4)的电机轴与放置台(3)底部中心处固定连接。

6.一种用于燃料电池电堆测试的方法，采用权利要求1-5任一所述的一种用于燃料电池电堆测试的装置，其特征在于，方法如下：

步骤一、将燃料电池(6)放置在放置台(3)的顶端并通过固定夹具将燃料电池(6)固定，固定板(10)向下移动直至固定块(11)底部的第二通道(16)与燃料电池(6)的进气口对齐连通；

步骤二、通过第一通道(15)将氢气注入至腔体(14)内，氢气在腔体(14)内流动进入第一气道(20)和第二气道(21)内，氢气通过第一气道(20)和第二气道(21)并排出时，使从第一气道(20)排出的气体对第二扇形块(19)的侧面产生一定冲击力，使从第二气道(21)排出的气体对第一扇形块(18)的侧面产生一定冲击力，在两个冲击力的作用下，第一扇形块(18)和第二扇形块(19)向两侧旋转，进而使从第一气道(20)、第二气道(21)排出的氢气进入第二通道(16)并流向燃料电池(6)的内部；

步骤三、当燃料电池(6)内部压力过大，第一扇形块(18)和第二扇形块(19)被高气压的氢气向上推动，使第一扇形块(18)和第二扇形块(19)继续向两侧旋转并接触，此时第一气道(20)和第二气道(21)的入口处分别被第二扇形块(19)和第一扇形块(18)挡住，第一扇形块(18)和第二扇形块(19)将第一通道(15)封堵，氢气添加完毕；

步骤四、启动检测装置(5)，放置台(3)带动燃料电池(6)旋转，进而通过检测装置(5)对燃料电池(6)进行检测。