CN114280373A - 一种燃料电池双极板与碳纸界面接触电阻的无损测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃料电池双极板与碳纸界面接触电阻的无损测量装置，包括底座、固定在底座上的微电阻计和控制器，底座上方分别设置有左夹持装置和右夹持装置，左夹持装置和右夹持装置均设置有用于吸住和推平碳纸的辅助固定机构，左夹持装置和右夹持装置在夹持住碳纸、双极板、碳纸后与微电阻计串联，进行接触电阻测试，在左夹持装置和右夹持装置之间还设置有能够固定双极板并带动双极板翻转换面的换面机构，在第一次接触电阻测试结束后通过换面机构带动双极板旋转180度，再次进行接触电阻测试，并取两次测试结果的平均值作为最后测试结果。本发明能够更好的保护测试碳纸同时还可以提高测量的精准度。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池检测技术领域，具体为一种燃料电池双极板与碳纸界面接触电阻的无损测量装置。
背景技术
燃料电池双极板与碳纸界面的表面接触电阻是衡量材料电磁性能的重要参数，专利号为CN105572474B，名称为“一种质子交换膜燃料电池用双极板整板接触电阻测试装置”的专利申请文件中提到了一种用于测量燃料电池双极板与碳纸之间接触电阻的装置，其通过将装有碳纸的上部主体和下部主体分别固定在压力机的上下压板上，将待测零部件放置于下部主体上的碳纸上，压力机上压板向下移动至上部主体和下部主体距离接近2mm时停止，设置压机程序，缓慢移动上压板，终止力为设定测试压力，试验力、位移清零后，点击“试验开始”，进行接触电阻测试。
上述装置在实际应用中还存在以下不足之处：
1、碳纸价格昂贵，材质脆且易碎，而该装置将碳纸装于上部主体时，仅通过小挡块固定于上镀金铜板的下方，该种夹紧固定的方式容易使碳纸的边缘处碎裂；
2、每张碳纸的表面均存在一些细微的差异性，如表面平整度，该种差异性会导致双极板与碳纸界面的表面接触电阻产生细微的变化，影响测量的精准度，上述装置没有解决这一问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料电池双极板与碳纸界面接触电阻的无损测量装置，能够更好的保护碳纸同时还可以提高测量的精准度。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种燃料电池双极板与碳纸界面接触电阻的无损测量装置，包括底座、固定在底座上的微电阻计和控制器，所述底座上方两侧对称的固定有两个第一支撑板，在两个所述第一支撑板上分别设置有左夹持装置和右夹持装置，左夹持装置和右夹持装置结构相同且呈对称设置，左夹持装置和右夹持装置均设置有用于吸住和推平碳纸的辅助固定机构，在左夹持装置和右夹持装置之间还设置有能够固定双极板并带动双极板翻转换面的换面机构，左夹持装置和右夹持装置在夹持住碳纸、双极板、碳纸后与微电阻计串联。
优选的，所述左夹持装置包括固定座，在固定座上方固定有气缸，气缸的输出端滑动穿过第一支撑板的侧壁后固定连接推罩，在推罩的内侧设置有与推罩的截面大小一致的镀金铜板，所述镀金铜板的上端与下端对称的固定有四个连接耳，四个连接耳上分别固定有一根垂直于第一支撑板的滑杆，滑杆的外端滑动穿过第一支撑板的侧壁后固定连接挡块，在每根滑杆上还套设有一个弹簧，弹簧的一端固定连接连接耳，另一端固定连接第一支撑板；
所述镀金铜板的内侧面四角处分别固定有四根用于对碳纸进行限位的定位柱；
左夹持装置和右夹持装置还包括对应设置在两个推罩侧壁上的压力传感器。
优选的，所述辅助固定机构包括固定在底座上的气泵，在推罩的内侧面上开设有凹槽，气泵的输出端通过软管连通推罩内侧的凹槽，在凹槽内设置有气压传感器，在凹槽位于镀金铜板的投影面上均匀分布开设有多个小气孔。
优选的，所述换面机构包括水平旋转座和竖直旋转座。
优选的，所述水平旋转座包括固定在底座上的第一电机，第一电机的输出端水平固定有第一旋转座，在第一旋转座的上方竖直固定有两个第二支撑板，两个第二支撑板之间转动连接有第二旋转座，在其中一个第二支撑板的外侧壁上固定有第二电机，第二电机的输出端转动穿过第二支撑板的侧壁与第二旋转座的转轴同轴固定连接。
优选的，在所述第二旋转座的外侧壁上固定有支撑杆，支撑杆的外端固定连接固定框，双极板通过螺栓紧固在固定框的内部，且双极板平行于镀金铜板设置，固定框的厚度小于双极板的厚度，固定框两侧的四角处设置有与定位柱相配合的定位孔。
优选的，在底座上还固定有用于对固定框进行支撑限位的第三支撑板。
燃料电池双极板与碳纸界面接触电阻的无损测量测量方法：
S1、在未夹持状态下，将碳纸分别对应安装到左夹持装置和右夹持装置的镀金铜板内侧面上，使支撑杆处于竖直状态并将双极板通过螺栓紧固在固定框的内部，使双极板的两侧露出且与镀金铜板平行，然后将固定框移动至左夹持装置和右夹持装置之间；
S2、启动气缸，推动推罩向内侧移动，当推罩与镀金铜板接触时，能够带动镀金铜板克服弹簧的弹力一起向内侧移动，同时，镀金铜板与推罩内侧的凹槽围成气腔，此时启动气泵开始抽气，使气腔内形成负压，使镀金铜板表面的小气孔处产生吸力，从而吸住碳纸；
S3、当压力传感器测得的压力值接近压力预设值时，降低气缸的推进速度，直至到达压力预设值时使气缸停止推进，同时使气泵由抽气改为向气腔内吹气，增大气腔内的气压，使位于小气孔处的碳纸受到来自气腔的空气压力，使碳纸能够铺开的更加平整，当该空气压力等于压力预设值时，气泵停止向气腔内吹气；
S4、将左夹持装置和右夹持装置的镀金铜板分别通过导线连接至微电阻计的阴极与阳极，待稳定后，进行接触电阻测试；
S5、通过气泵抽气使气腔内形成负压，固定住碳纸，然后气缸带动推罩向外侧移动，镀金铜板在弹簧的作用下也向外侧移动，当双极板与两侧的碳纸脱离接触且之间留有足够的间隙时，气缸停止工作，同时将固定框从左夹持装置和右夹持装置之间移出，然后将固定框旋转180度，带动双极板换面，使换面后的双极板与镀金铜板平行，然后再将固定框移动至左夹持装置和右夹持装置之间；
S6、重复步骤S2、S3、S4，再次进行接触电阻测试，根据两次测得的接触电阻值求平均值，即可得到更加精准的接近电阻。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
一、本发明通过设置辅助固定机构，有助于固定碳纸，减少碳纸碎裂风险，同时可以使碳纸铺开的更加平整，有助于提高测量精准度；
二、本发明通过设置换面机构，能够对双极板进行换面检测，并取两次检测结果的平均值作为最后结果，有助于提高测量精准度。
附图说明
图1为本发明初始安装状态(或换面状态)的结构示意图；
图2为本发明固定框移动至左夹持装置和右夹持装置之间时的示意图；
图3为图2中A的放大示意图；
图4为本发明双极板被夹紧时的示意图；
图5为未安装碳纸时的示意图；
图6为本发明推罩的内部示意图；
图7为本发明镀金铜板等部件的结构示意图；
图中：1-底座，2-第一支撑板，3-固定座，4-气缸，5-推罩，501-凹槽，6-镀金铜板，601-小气孔，7-连接耳，8-滑杆，9-弹簧，10-挡块，11-压力传感器，12-第一电机，13-第一旋转座，14-第二支撑板，15-第二电机，16-第二旋转座，17-支撑杆，18-固定框，19-碳纸，20-双极板，21-微电阻计，22-气泵，23-软管，24-气压传感器，25-定位柱，26-第三支撑板，27-定位孔。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
请参阅图1至图7，本发明提供一种技术方案：一种燃料电池双极板与碳纸界面接触电阻的无损测量装置，包括底座1、固定在底座1上的微电阻计21和控制器，所述底座1上方两侧对称的固定有两个第一支撑板2，在两个所述第一支撑板2上分别设置有左夹持装置和右夹持装置，左夹持装置和右夹持装置结构相同且呈对称设置，左夹持装置和右夹持装置均设置有用于吸住和推平碳纸19的辅助固定机构，左夹持装置和右夹持装置在夹持住碳纸19、双极板20、碳纸19后与微电阻计21串联，进行接触电阻测试，在左夹持装置和右夹持装置之间还设置有能够固定双极板20并带动双极板20翻转换面的换面机构，在第一次接触电阻测试结束后通过换面机构带动双极板20旋转180度，再次进行接触电阻测试，并取两次测试结果的平均值作为最后测试结果。
该左夹持装置包括固定座3，在固定座3上方固定有气缸4，气缸4的输出端滑动穿过第一支撑板2的侧壁后固定连接推罩5，在推罩5的内侧设置有与推罩5的截面大小一致的镀金铜板6，所述镀金铜板6的上端与下端对称的固定有四个连接耳7，四个连接耳7上分别固定有一根垂直于第一支撑板2的滑杆8，滑杆8的外端滑动穿过第一支撑板2的侧壁后固定连接挡块10，在每根滑杆8上还套设有一个弹簧9，弹簧9的一端固定连接连接耳7，另一端固定连接第一支撑板2；
在镀金铜板6的内侧面四角处分别固定有四根用于对碳纸19进行限位的定位柱25，测试碳纸19的四角处设置四个与定位柱25相配合的孔，从而防止测试碳纸19跑偏。
左夹持装置和右夹持装置还包括对应设置在两个推罩5侧壁上的压力传感器11，通过压力传感器11能够测得左夹持装置和右夹持装置之间的夹持压力，压力传感器11的输出端与控制器连接，通过控制器控制气缸工作来使夹持压力满足压力预设值，从而提高测量的精准度。
该辅助固定机构包括固定在底座1上的气泵22，在推罩5的内侧面上开设有凹槽501，气泵22的输出端通过软管23连通推罩5内侧的凹槽501，在凹槽501内设置有气压传感器24，气压传感器24的输出端与控制器连接，在凹槽501位于镀金铜板6的投影面上均匀分布开设有多个小气孔601，推罩5与镀金铜板6接触后能够围成气腔，通过控制器控制气泵22的抽气与吹气，能够调整气腔的正负压，从而实现吸住或推平碳纸19，使其满足不同的工作需求。
该换面机构包括水平旋转座和竖直旋转座。水平旋转座包括固定在底座1上的第一电机12，第一电机12的输出端水平固定有第一旋转座13，在第一旋转座13的上方竖直固定有两个第二支撑板14，两个第二支撑板14之间转动连接有第二旋转座16，在其中一个第二支撑板14的外侧壁上固定有第二电机15，第二电机15的输出端转动穿过第二支撑板14的侧壁与第二旋转座16的转轴同轴固定连接。在所述第二旋转座16的外侧壁上固定有支撑杆17，支撑杆17的外端固定连接固定框18，双极板20通过螺栓紧固在固定框18的内部，且双极板20平行于镀金铜板6设置，固定框18的厚度小于双极板20的厚度，固定框18两侧的四角处设置有与定位柱25相配合的定位孔27。
在底座1上还固定有用于对固定框18进行支撑限位的第三支撑板26。
燃料电池双极板20与碳纸19界面接触电阻的无损测量测量方法：
S1、在未夹持状态下，推罩5未与镀金铜板6接触，两侧的镀金铜板6在弹簧9的拉动下，中间可以留有足够的空间，便于将碳纸19分别对应安装到左夹持装置和右夹持装置的镀金铜板6内侧面上；
通过竖直旋转座使支撑杆17处于竖直状态并将双极板20通过螺栓紧固在固定框18的内部，使双极板20的两侧露出，通过水平旋转座使双极板20的两侧与镀金铜板6平行，然后通过竖直旋转座将固定框18移动至左夹持装置和右夹持装置之间；
S2、启动气缸4，推动推罩5向内侧移动，当推罩5与镀金铜板6接触时，能够带动镀金铜板6克服弹簧9的弹力一起向内侧移动，同时，镀金铜板6与推罩5内侧的凹槽501围成气腔，此时启动气泵22开始抽气，使气腔内形成负压，使镀金铜板6表面的小气孔601处产生吸力，从而吸住碳纸19；
S3、当压力传感器11测得的压力值接近压力预设值时，通过控制器降低气缸4的推进速度，直至到达压力预设值时使气缸4停止推进，同时控制器控制气泵22由抽气改为向气腔内吹气，增大气腔内的气压，使位于小气孔601处的碳纸19受到来自气腔的空气压力，使碳纸19能够铺开的更加平整，当该空气压力等于压力预设值时，气泵22停止向气腔内吹气；
碳纸19受到的空气压力等于气压传感器24测得的气压值除以全部小孔的横截面积总和。
S4、将左夹持装置和右夹持装置的镀金铜板6分别通过导线连接至微电阻计21的阴极与阳极，待稳定后，进行接触电阻测试；
S5、测试完成后，通过气泵22抽气使气腔内形成负压，固定住碳纸19，然后气缸4带动推罩5向外侧移动，镀金铜板6在弹簧9的作用下也向外侧移动，当双极板20与两侧的碳纸19脱离接触且之间留有足够的间隙时，气缸4停止工作，同时通过竖直旋转座将固定框18从左夹持装置和右夹持装置之间移出，使支撑杆17呈竖直后然后通过水平旋转座将固定框18旋转180度，带动双极板20换面，使换面后的双极板20与镀金铜板6平行，然后通过竖直旋转座再将固定框18移动至左夹持装置和右夹持装置之间；
S6、重复步骤S2、S3、S4，再次进行接触电阻测试，根据两次测得的接触电阻值求平均值，即可得到更加精准的接近电阻。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种燃料电池双极板与碳纸界面接触电阻的无损测量装置，包括底座(1)、固定在底座(1)上的微电阻计(21)和控制器，其特征在于：所述底座(1)上方两侧对称的固定有两个第一支撑板(2)，在两个所述第一支撑板(2)上分别设置有左夹持装置和右夹持装置，左夹持装置和右夹持装置结构相同且呈对称设置，左夹持装置和右夹持装置均设置有用于吸住和推平碳纸(19)的辅助固定机构，在左夹持装置和右夹持装置之间还设置有能够固定双极板(20)并带动双极板(20)翻转换面的换面机构，左夹持装置和右夹持装置在夹持住碳纸(19)、双极板(20)、碳纸(19)后与微电阻计(21)串联。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池双极板与碳纸界面接触电阻的无损测量装置，其特征在于：所述左夹持装置包括固定座(3)，在固定座(3)上方固定有气缸(4)，气缸(4)的输出端滑动穿过第一支撑板(2)的侧壁后固定连接推罩(5)，在推罩(5)的内侧设置有与推罩(5)的截面大小一致的镀金铜板(6)，所述镀金铜板(6)的上端与下端对称的固定有四个连接耳(7)，四个连接耳(7)上分别固定有一根垂直于第一支撑板(2)的滑杆(8)，滑杆(8)的外端滑动穿过第一支撑板(2)的侧壁后固定连接挡块(10)，在每根滑杆(8)上还套设有一个弹簧(9)，弹簧(9)的一端固定连接连接耳(7)，另一端固定连接第一支撑板(2)；
所述镀金铜板(6)的内侧面四角处分别固定有四根用于对碳纸(19)进行限位的定位柱(25)；
左夹持装置和右夹持装置还包括对应设置在两个推罩(5)侧壁上的压力传感器(11)。
3.根据权利要求2所述的一种燃料电池双极板与碳纸界面接触电阻的无损测量装置，其特征在于：所述辅助固定机构包括固定在底座(1)上的气泵(22)，在推罩(5)的内侧面上开设有凹槽(501)，气泵(22)的输出端通过软管(23)连通推罩(5)内侧的凹槽(501)，在凹槽(501)内设置有气压传感器(24)，在凹槽(501)位于镀金铜板(6)的投影面上均匀分布开设有多个小气孔(601)。
4.根据权利要求3所述的一种燃料电池双极板与碳纸界面接触电阻的无损测量装置，其特征在于：所述换面机构包括水平旋转座和竖直旋转座。
5.根据权利要求4所述的一种燃料电池双极板与碳纸界面接触电阻的无损测量装置，其特征在于：所述水平旋转座包括固定在底座(1)上的第一电机(12)，第一电机(12)的输出端水平固定有第一旋转座(13)，在第一旋转座(13)的上方竖直固定有两个第二支撑板(14)，两个第二支撑板(14)之间转动连接有第二旋转座(16)，在其中一个第二支撑板(14)的外侧壁上固定有第二电机(15)，第二电机(15)的输出端转动穿过第二支撑板(14)的侧壁与第二旋转座(16)的转轴同轴固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种燃料电池双极板与碳纸界面接触电阻的无损测量装置，其特征在于：在所述第二旋转座(16)的外侧壁上固定有支撑杆(17)，支撑杆(17)的外端固定连接固定框(18)，双极板(20)通过螺栓紧固在固定框(18)的内部，固定框(18)的厚度小于双极板(20)的厚度，固定框(18)两侧的四角处设置有与定位柱(25)相配合的定位孔(27)。
7.根据权利要求6所述的一种燃料电池双极板与碳纸界面接触电阻的无损测量装置，其特征在于：在底座(1)上还固定有用于对固定框(18)进行支撑限位的第三支撑板(26)。
8.根据权利要求6所述的一种燃料电池双极板与碳纸界面接触电阻的无损测量装置，其特征在于，测量方法如下：
S1、在未夹持状态下，将碳纸(19)分别对应安装到左夹持装置和右夹持装置的镀金铜板(6)内侧面上，使支撑杆(17)处于竖直状态并将双极板(20)通过螺栓紧固在固定框(18)的内部，使双极板(20)的两侧露出且与镀金铜板(6)平行，然后将固定框(18)移动至左夹持装置和右夹持装置之间；
S2、启动气缸(4)，推动推罩(5)向内侧移动，当推罩(5)与镀金铜板(6)接触时，能够带动镀金铜板(6)克服弹簧(9)的弹力一起向内侧移动，同时，镀金铜板(6)与推罩(5)内侧的凹槽(501)围成气腔，此时启动气泵(22)开始抽气，使气腔内形成负压，使镀金铜板(6)表面的小气孔(601)处产生吸力，从而吸住碳纸(19)；
S3、当压力传感器(11)测得的压力值接近压力预设值时，降低气缸(4)的推进速度，直至到达压力预设值时使气缸(4)停止推进，同时使气泵(22)由抽气改为向气腔内吹气，增大气腔内的气压，使位于小气孔(601)处的碳纸(19)受到来自气腔的空气压力，使碳纸(19)能够铺开的更加平整，当该空气压力等于压力预设值时，气泵(22)停止向气腔内吹气；
S4、将左夹持装置和右夹持装置的镀金铜板(6)分别通过导线连接至微电阻计(21)的阴极与阳极，待稳定后，进行接触电阻测试；
S5、通过气泵(22)抽气使气腔内形成负压，固定住碳纸(19)，然后气缸(4)带动推罩(5)向外侧移动，镀金铜板(6)在弹簧(9)的作用下也向外侧移动，当双极板(20)与两侧的碳纸(19)脱离接触且之间留有足够的间隙时，气缸(4)停止工作，同时将固定框(18)从左夹持装置和右夹持装置之间移出，然后将固定框(18)旋转180度，带动双极板(20)换面，使换面后的双极板(20)与镀金铜板(6)平行，然后再将固定框(18)移动至左夹持装置和右夹持装置之间；
S6、重复步骤S2、S3、S4，再次进行接触电阻测试，根据两次测得的接触电阻值求平均值，即可得到更加精准的接近电阻。
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