CN114323450A - 一种燃料电池金属双极板水腔压力耐受性检测工装及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种燃料电池金属双极板水腔压力耐受性检测工装及方法，包括上固定板和下固定板，所述上固定板安装在所述下固定板顶部，所述上固定板和所述下固定板通过螺栓固定连接，所述上固定板或者所述下固定板上设置通孔，所述通孔可以采用螺纹通孔，所述上固定板和所述下固定板间设置若干限位块，所述上固定板和所述下固定板与待检测金属双极板的水腔形成密闭腔室，通过所述通孔向所述密闭腔室内通入一定压力的气体，在密闭腔室外设置气体泄流量检测装置进行监测。其中本发明的有益效果是：实现在线对金属双极板水腔的压力耐受性进行检测，检测装置简单，成本较低同时操作简单。

Description

一种燃料电池金属双极板水腔压力耐受性检测工装及方法

技术领域

本发明涉及燃料电池检测领域，特别涉及一种燃料电池金属双极板水腔压力耐受性检测工装及方法。

背景技术

由于金属双极板具有体积小、重量轻、成本低等优势，目前在大功率燃料电池电堆中得到广泛使用。金属极板是由两片单极板焊接而成，分别为阳极单极板和阴极单极板。阳极单极板侧流道为氢气流道，阴极单极板侧流道为空气流道，两个单极板之间通过焊接形成了冷却腔流道。在燃料电池工作中，为了维持燃料电池工作在一定的工作温度，需要向燃料电池内部通入一定压力的冷却液。由于金属双极板为薄板结构，在金属双极板之间通入一定压力的冷却液后会使金属双极板产生较大的弯曲变形，使焊接位置产生较大的应力，导致金属双极板焊接存在失效的可能性。

专利CN113270608A中公开了一种利于流体分配的质子交换膜燃料电池金属双极板，包括基板、阴极板、阳极板及质子交换膜，所述基板相互背离的两侧分别开设有多条阳极槽和阴极槽，阳极槽与阴极槽的走向一致，相邻的阳极槽、阴极槽间隔分布，阳极板固定嵌设于阴极槽内，阴极板固定嵌设于阴极槽内，基板还开设有与阳极槽走向一致的质子交换孔，质子交换膜固定嵌设于质子交换孔内。专利CN213874852U中公开了一种氢燃料电池金属双极板气密检测装置，包括底座，在所述底座上设有从两侧夹向双极板的上端板和下端板，所述上端板和下端板通过升降装置连接，在所述下端板正对上端板的一面上设有若干定位柱，所述定位柱周向设有第一密封槽，所述定位柱上设有进气孔，所述进气孔和气密检测仪相连接；在所述上端板正对下端板的一面设有若干凹槽，所述凹槽周向设有第二密封槽，所述凹槽与所述定位柱一一对应，且所述定位柱能够离合插入凹槽中；在所述底座上还设有控制升降装置升降的操作杆。定位柱外围周向设置有一圈第一密封凹槽，凹槽外围周向设置有一圈第二密封凹槽，上端板和下端板夹紧时，定位柱插入凹槽内，第一密封凹槽和第二密封凹槽对应密合。双极板通过下端板上的定位柱固定在下端板上，转动操作杆控制升降装置使上端板和下端板分别从上下两侧夹向双极板，下端板上的定位柱就会插入上端板上的凹槽内，使上端板和下端板之间形成一个密闭腔室，通过进气孔向上端板和下端板之间通入测试气体，观察保压期间被测双极板内部压力的变化，确定被测双极板的气密性。检测完成后，转动操作杆至初始状态，使上端板和下端板分离，取出上端板和下端板之间的双极板，完成检测。

现有技术中对于冷却腔的压力测试存在技术空白，需要一种能够对金属双极板的冷却腔进行压力测试的设备及方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明中披露了一种结构简单能够在线对双极板冷却腔的结构稳定性进行测试的燃料电池金属双极板水腔压力耐受性检测工装及方法，本发明的技术方案是这样实施的：

一种燃料电池金属双极板水腔压力耐受性检测工装，包括上固定板和下固定板，所述上固定板安装在所述下固定板顶部，所述上固定板和所述下固定板通过螺栓固定连接，所述上固定板或者所述下固定板上设置通孔，所述上固定板和所述下固定板间设置若干限位块，所述上固定板和所述下固定板与待检测金属双极板的水腔进口、水腔出口形成密闭腔室，通过所述通孔向所述密闭腔室注入检测流质。

优选地，所述通孔采用螺纹通孔。

优选地，所述上固定板和所述下固定板的形状与尺寸与待检测金属双极板的尺寸相同。

优选地，所述限位块的厚度与所述待检测金属双极板的厚度相同。

一种燃料电池金属双极板水腔压力耐受性检测的方法，根据上述的任一一种燃料电池金属双极板水腔压力耐受性检测工装，具体包括如下步骤：S1：将所述待检测的金属双极板安装在所述上固定板和所述下固定板之间，所述上固定板和所述下固定板与所述待检测的金属双极板的水腔进出口形成所述密闭腔室；S2：通过所述通孔向所述密闭腔室内通入气体；S3：在密闭腔室外设置腔体泄漏量的监测装置对所述密闭腔室的气体泄漏量进行检测。

实施本发明的技术方案可解决现有技术中对于燃料电池的双极板焊接点位置的压力测试的装置较为复杂，无法实现在线对燃料电池的双极板焊接点位置的压力进行测试的技术问题；实施本发明的技术方案，通过依据待检测燃料电池双极板的尺寸以及厚度设置固定板，将固定板与双板板的水腔进行密封，同时在固定板上设置通孔，通过通孔向水腔内通入一定压力的气体，可实现在线对双极板的冷却水腔室的稳定性进行检测保证双极板结构的稳定性的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

图1为固定板结构示意图；

图2为固定板平面安装示意图；

图3为金属双极板流道截面示意图；

图4为金属双极板平面图结构示意图。

在上述附图中，各图号标记分别表示：

1金属双极板

1-1阳极进口

1-2水腔出口

1-3阴极进口

1-4阳极出口

1-5水腔进口

1-6极板反应区

1-7阴极出口

1-8双极板焊接点

1-9阳极流道

1-10阳极单极板

1-11阴极流道

1-12水腔流道

1-13阴极单极板

2固定板

2-1上固定板

2-2下固定板

3限位块

4螺栓

5通孔

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作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。

实施例1

在优选的实施例1中，如图1、图2、图3和图4所示，一种燃料电池金属双极板水腔压力耐受性检测工装，包括上固定板2-1和下固定板2-2，上固定板2-1安装在下固定板2-2顶部，上固定板2-1和下固定板2-2通过螺栓4固定连接，螺栓4可以方便控制上固定板2-1和下固定板2-2之间的间距以及松紧，可以保证对金属双极板1进行固定。上固定板2-1或者下固定板2-2上设置通孔5，上固定板2-1和下固定板2-2间设置若干限位块3。待检测的燃料电池的金属双极板1设置在上固定板2-1和下固定板2-2之间，其中上固定板2-1和下固定板2-2的尺寸与金属双极板1的尺寸相一致，限位块3的高度与金属双极板1的高度保持一致。如图3和图4所示，金属双极板1的结构包括阳极进口1-1、水腔出口1-2、阴极进口1-3、阳极出口1-4、水腔进口1-5、极板反应区1-6、阴极出口1-7、双极板焊接点1-8、阳极流道1-9、阳极单极板1-10、阴极流道1-11、水腔流道1-12和阴极单极板1-13，金属双板上设置有双极板焊接点1-8，因此金属双极板1结构的强度以及稳定性会因为双极板焊接点1-8的稳定性而产生较大的影响，燃料电池在工作的过程当中会产生一定的热量导致金属双极板1保持在一定的工作温度当中，当向燃料电池中通入冷却液后会使得金属双极板1产生一定的应力，双极板焊接点1-8存在失效的可能将导致燃料电池的使用寿命较短。因此需要在金属双极板1生产线上对金属双极板水腔压力耐受性进行检测，可以依据不同生产线上金属双极板1的尺寸设置相应尺寸的上固定板2-1和下固定板2-2，如图2所示，上固定板2-1、下固定板2-2与金属双极板1的流场区进行了避空，即上固定板2-1和下固定板2-2与金属双极板1上的阳极进口1-1、阴极进口1-3、阳极出口1-4、极板反应区1-6、阴极出口1-7、双极板焊接点1-8、阳极流道1-9、阳极单极板1-10、阴极流道1-11、水腔流道1-12和阴极单极板1-13都不进行接触，上固定板2-1和下固定板2-2与金属双极板1上的水腔出口1-2和水腔进口1-5形成密闭腔室，在上固定板2-1上设置通孔5，通孔5除了可以设置在上固定板2-1上，同时为了方便在不同场景下的使用可以设置在下固定板2-2上，通过通孔5向上述形成的密闭腔室内通入一定压力的气体，通孔5可以采用螺纹状，螺纹状可以保证通孔5的密封性，防止在检测的过程当中发生泄漏继而影响检测的准确性。

实施例2

一种燃料电池金属双极板水腔压力耐受性检测的方法，根据实施例1中的技术内容，金属双极板的生产线上对金属双极板1进行的水腔压力耐受性检测，依据该生产线上的金属双极板1的尺寸和厚度设置相应尺寸以及厚度的上固定板2-1和下固定板2-2，具体包括如下步骤：S1：将待检测的金属双极板1安装在上固定板2-1和下固定板2-2之间，上固定板2-1和下固定板2-2仅与待检测的金属双极板1的水腔进口1-5和水腔出口1-2进行接触形成密闭腔室；S2：通过通孔5向密闭腔室内通入一定压力的气体，气体的压力可以依据金属双极板1的尺寸以及厚度进行选择；S3：在密闭腔室外设置腔体泄漏量的监测装置，通过腔体泄漏量的监测装置对密闭腔室的气体泄漏量进行检测，当腔体泄漏量的监测装置监测到气体时，说明水腔的耐受性较差。其中腔体泄漏量的监测装置可以选用目前常见的设备，可以依据不同的生产需要选择适当检测精度的设备。装置结构简单在金属双极板1的生产线上就可以实现对水腔压力耐受性进行检测。

需要指出的是，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种燃料电池金属双极板水腔压力耐受性检测工装，其特征在于：包括上固定板和下固定板，所述上固定板安装在所述下固定板顶部，所述上固定板和所述下固定板通过螺栓固定连接，所述上固定板或者所述下固定板上设置通孔，所述上固定板和所述下固定板间设置若干限位块，所述上固定板和所述下固定板与待检测金属双极板的水腔进口、水腔出口形成密闭腔室，通过所述通孔向所述密闭腔室注入检测流质。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池金属双极板水腔压力耐受性检测工装，其特征在于：所述通孔采用螺纹通孔。

3.根据权利要求2所述的一种燃料电池金属双极板水腔压力耐受性检测工装，其特征在于：所述上固定板和所述下固定板的形状与尺寸与所述待检测的金属双极板的尺寸相同。

4.根据权利要求3所述的一种燃料电池金属双极板水腔压力耐受性检测工装，其特征在于：所述限位块的厚度与所述待检测的金属双极板的厚度相同。

5.一种燃料电池金属双极板水腔压力耐受性检测的方法，根据权利要求1-4所述的任一一种燃料电池金属双极板水腔压力耐受性检测工装，其特征在于，具体包括如下步骤：S1：将所述待检测的金属双极板安装在所述上固定板和所述下固定板之间，所述上固定板和所述下固定板与所述待检测的金属双极板的水腔进出口形成所述密闭腔室；S2：通过所述通孔向所述密闭腔室内通入气体；

S3：在密闭腔室外设置腔体泄漏量的监测装置对所述密闭腔室的气体泄漏量进行检测。

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