CN116295621A - 一种光纤式sofc多物理场测试装置及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及固体氧化物燃料电池领域，其公开了一种光纤式SOFC多物理场测试装置及其应用方法，该电池测试装置自上而下包括有上压板、阴极空气流道、绝缘毛毡、云母片、阳极燃料流道、电池基座、工作平面，待测燃料电池置于镍网集流体和阴极集流体之间，另外还包括了用于测试氢气浓度的光纤氢气传感器、用于测试工作温度的光纤高温传感器以及用于测量燃料电池阴极表面的应变局部特性的光纤应变传感器。本发明提供的光纤式燃料电池测试装置及其应用方法，通过收集SOFC更精确和更广泛的局部特性物理参数，具体如气体组分浓度、工作电压、电流密度、温度分布和应力分布等数据，为研究大面积平板式电池微观物理特性，提供了可靠的数据基础。
Description
技术领域
本发明涉及固体氧化物燃料电池领域，尤其涉及一种光纤式SOFC多物理场测试装置及其应用方法。
背景技术
固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)技术是一种前景广阔、用途广泛的能源发电技术，已经广泛应用于从清洁汽车到分布式电力系统的各个领域。SOFC是目前燃料电池中工作温度最高的一种，属于高温燃料电池类别。SOFC的排气温度高，能为天然气重整提供热能，还能生产蒸汽，更可以与燃气轮机联合循环，非常适用于分布式发电。SOFC系统运行过程中具有很高的内部反应温度，温度的不均匀分布使电池内部应力分布不均容易造成电池材料和结构的损伤，以至于影响电池运行的稳定性及电池性能。且在电池运行过程中燃料气体的浓度梯度变化大，现有研究方法大多依赖软件模拟，缺乏实际运行过程中的原位测量手段。因此对电池运行过程中内部的温度、应变、气体浓度等信息的原位获取，对监测电池故障、优化电池结构和解析电池运行过程有着不可或缺的作用。
高温固体氧化物燃料电池的内部环境对传感器系统提供了一个严苛的挑战，其温度超过800℃，电池的阳极周围氢气浓度范围在0-100％之间，当电池工作过程中，燃料入口到出口的浓度和温度存在较高的梯度，从而产生热应力和局部应变特性的变化。目前大多数对大面积平板式燃料电池的微观温度变化、微观应变变化以及微观气体浓度变化的研究是很缺乏的，尤其是局部应变特性和燃料气体浓度方面。而目前SOFC采用的温度传感器较多的是热电偶传感器，将热电偶插入电池内部，以此获得内部信息。然而，使用热电偶传感器仅仅获得单个点的温度信息，无法达到较高的空间分辨率，对监测整个电池系统具有很大的限制。燃料电池是一个通电的电子系统，必须特别注意确保像热电偶这样的电子传感器与传导通道绝缘，不允许杂散电流通过传感器引线，且采用热电偶的SOFC测试装置系统布线复杂，一旦出现故障，维修更换困难、复杂。
光纤传感器的使用为燃料电池的温度测量提供了新型的测量方式。首先，相比于热电偶，光纤的使用可以确保在燃料电池系统进行一维方向上温度的多点位测量，且不受电磁、微波、射频干扰，测量结果准确性高。其次，光纤传感器可以实现对燃料电池进行实时的气体浓度以及电池表面应变的测量。因此，使用光纤技术的燃料电池测试方法使得实验解析电池内部温度和浓度梯度以及局部特性变化变得更加准确，从而可以更加清楚的了解电池运行过程、动态监测电池故障，为优化电池结构、提高电池的长期稳定性提供事实依据。
目前文献中的技术列举如下：
(1)Scientific reports,2017,7(1):1-9
该文采用了光纤高温传感器，光纤材料采用二氧化硅，通过镍管将光纤传感器插入电池，镍管提供接触电池体的通道，并将光纤传感器封装在电池体外，演示了在800℃下5mm空间分辨率的固体氧化物燃料电池(SOFC)操作的实时监测。该文指出，当在阳极引入氢气时，燃料气体入口周围的温度急剧上升。在阳极侧，燃料入口周围的温度上升到高于环境温度55℃，温度在电解质区边界附近达到峰值，这主要是由于氢燃料的高导热性造成的。电解液对阴极侧的温度分布有显著影响，阴极侧的温升要低得多，在25℃左右。因此不能仅仅测试阳极或阴极侧的温度，两侧的温度测量需要同时进行，才能更加清楚的了解电池运行过程状态。
(2)Applied Energy,2021,288:116633
该文采用光纤高温传感器，光纤材料采用二氧化硅，在集流板内嵌入微通道阵列，通过这些通道，插入光纤来监测SOFC电极的温度变化，这种结构还将光纤传感器与高温阳极中的H2隔离，以保持温度测量的准确性。电池上每根光纤12个点位(每个4mm沿50mm长的电池)，演示了800℃下4mm空间分辨率的SOFC温度的实时监测。
(3)Sensors and Actuators B:Chemical,2015,221:1307-1313.
该文采用一种光纤消逝波氢气传感器，材料采用硅芯光纤，传感区域蚀刻光纤包层，并在暴露的芯上涂覆掺La的SrTiO3传感材料作为传感元件。光纤传感器的传感部分安装在阳极板燃料流的浅通道中。对于传感器总传输量的测量，照明源为超发光二极管，探测器是一个直接与传感器耦合的固态功率计。在燃料电池加热期间，在燃料气体流动开始和结束时，以及在不同的电流水平加载燃料电池时，通过传感器传输的功率监测气体浓度变化。
(4)基于EFPI与RFBG的高温光纤应变传感技术研究[D].武汉理工大学,2018
武汉理工大学设计了一种大应变量程的EFPI/RFBG复用传感器，可以同时测量温度和应变。通过高温胶将光纤传感器紧贴在测试表面，传输信号通过尾纤传输到解调仪，通过电脑将其数据解析。其测试了光纤传感器在常温到高温环境下(高达800℃)的应变传感特性，传感器的应变测量误差仅为0.67％，测量到的最大应变值为17448.6με，并通过有限元分析验证了测量的准确性。
(5)2014年4月2日公布的中国发明专利CN103698036A中，涉及一种大面积平板型固体氧化物燃料电池温度场分布的测量装置，在金属板上设置多个孔道，直接将热电偶置于接近电池表面的区域，比较接近真实的温度场分布情况；通过金属板材的可加工性避免了大量热电偶的布设给电池密封带来的难题。但是热电偶提供单点温度测量，由于燃料电池是一个通电的电子系统，必须特别注意确保像热电偶这样的电子传感器与传导通道绝缘，不允许杂散电流通过传感器引线。
(6)2021年9月14日公布的中国发明专利CN113390512A中，涉及一种固体氧化物燃料电池原位温度-应力测量系统及方法，通过阴极导线和阳极导线连接电化学检测装置，实时测量SOFC单电池产生的电流密度和工作电压；输入气体和输出气体通过电化学反应检测设备对气体流速，压强，组分比例进行监测；通过红外热像仪镜头对电堆单元的温度分布进行监测；
通过激光发生器和多光学传感器CCD相机直接得到SOFC单电池的阴极表面的位移，并由光学信号接收工作站对数据进行处理，得到SOFC单电池的阴极表面的应力；该系统可以获取多个物理场信息，但是系统采用多种检测设备，系统复杂，且固体氧化物燃料电池测试的种类有限制。
(7)2022年1月4日公布的发明专利CN113884192A中，涉及一种高温固体氧化物燃料电池电堆温度测量装置，包括燃料电池、三自由度直角坐标机械手和测量机构；通过三自由度直角坐标机械手的工作端带动测量机构，对燃料电池的电堆气道内部进行温度测量；具备对燃料电池电堆气道内部不同位置进行温度测量的性能。但是直接伸入电堆出气道内，无法保证良好的气密性。
综上所述，现有技术目前的技术问题为：
(1)受限于多孔介质内物质与电流测量技术，及高温、气密的苛刻运行条件，高空间分辨率多物理场原位测量手段仍然极为有限。
(2)固体氧化物燃料电池的燃料浓度梯度变化无法直接监测：仅能通过进出口的燃料浓度变化得到整体的燃料利用效率，不能直观的观测到电池内部燃料浓度场变化情况。
(3)受限于固体氧化物燃料电池测试的密封条件，使用传统热电偶测温方式仅能测得局部单点温度，无法观测电池内部的温度场连续分布情况。
(4)对于密闭平板式固体氧化物燃料电池应变测量难度较大，高温环境以及狭小的电池空间表面使得传统应变传感器无法布局，难以获取电池内部的局部应变特性。
发明内容
为了解决一个或多个以上技术问题，本发明的目的是提供一种光纤式SOFC多物理场测试装置及其应用方法，采用光纤测量固体氧化物燃料电池的多种物理量，具体如温度、浓度和应变，使得解析电池内部温度和浓度梯度以及局部特性变化，提供更丰富的数据类型和更准确的采样数据，为后续的数据分析提供可靠的数据基础。
本发明提供了如下的技术方案：
一种光纤式SOFC多物理场测试装置及其应用方法，其包括平板式的工作平面(1)，所述工作平面(1)上设有方形的电池基座(2)，以及贯通穿设于所述工作平面(1)的燃料导管(21)和多个引线管(17)；
阳极燃料流道(3)设于所述电池基座(2)上，所述阳极燃料流道(3)采用通道阵列输送燃料气体，且其底部两侧连接燃料导管(21)；
所述阳极燃料流道(3)阵列通道的两侧开孔，其内接入光纤氢气传感器(16)并贯穿整个所述阳极燃料流道(3)，所述光纤氢气传感器(16)直接与燃料流接触测量，两侧开孔位置用高温密封胶密封；
所述阳极燃料流道(3)的阵列通道的下方两侧开孔，光纤高温传感器(13)穿设并贯穿所述阳极燃料流道(3)，所述光纤高温传感器(13)不与燃料流接触；
所述阳极燃料流道(3)连接镍钉(20)，所述镍钉(20)穿过所述引线管(17)接入信息收集平台；
镍网集流体(5)置于所述阳极燃料流道(3)之上，待测试的燃料电池(7)置于镍网集流体(5)上方，待测试的燃料电池(7)大小与镍网集流体(5)相同或略大于镍网集流体(5)，待测试的燃料电池(7)的阳极紧贴镍网集流体(5)，使用密封胶(6)将燃料电池(7)四周边缘与底部燃料流道(3)密封；
回字型的云母片(4)置于燃料流道(3)之上，铺设在密封胶(6)的四周，并与所述密封胶(6)之间留有空隙；
待测的燃料电池(7)的阴极表面铺设光纤应变传感器(14)，通过耐高温胶水将所述光纤应变传感器(14)紧贴在待测的燃料电池(7)的阴极表面；
与待测燃料电池(7)的阴极大小相对应的阴极集流体(8)铺设在待测试燃料电池(7)的阴极上，所述阴极集流体(8)包括网面和阴极电流电压引线(15)；所述网面收集待测的所述燃料电池(7)的电流电压信息；所述阴极电流电压引线(15)与所述阴极集流体(8)的网面相连后穿过引线管(17)接入信息收集平台；
所述云母片(4)上铺设绝缘毛毡(9)，所述绝缘毛毡(9)上开出与所述阴极集流体(8)相对应的开口，所述绝缘毛毡(9)上再铺设阴极空气流道(10)，所述阴极空气流道(10)采用通道阵列输送空气，并且其顶部两侧连接空气导管(12)；
所述阴极空气流道(10)的通道上方两侧开孔，接入所述光纤高温传感器(13)，所述光纤高温传感器(13)不与空气流接触；
上压板(11)置于所述阴极空气流道(10)之上作为压紧装置，所述上压板(11)上开设有空气导管孔，所述空气导管孔向外连接所述空气导管(12)；
紧固螺栓(18)自上而下依次穿过所述上压板(11)、所述阴极空气流道(10)、所述绝缘毛毡(9)、所述云母片(4)、所述阳极燃料流道(3)、所述电池基座(2)和所述工作平面(1)，并且与紧固螺母(19)配合，压紧各层。
在上述实施方式中，阳极燃料流道和阴极空气流道开设阵列型的导流通道。阵列型的导流通道可以使燃料流和空气流进入电池分配更加均匀，为电池的测试提供了良好的环境。引入光纤式传感器作为测量手段，通过光纤传感器实时监测SOFC运行状况，并收集SOFC更精确和更广泛的局部特性，具体如气体组分浓度、工作电压、电流密度、温度分布、应力分布等参数，为研究大面积平板式电池微观物理特性提供了数据基础。
阴极集流体包括网面和连接于网面上的阴极电流电压引线，网面为阴极集流体的主体，其材质选自金或银，作用是收集电池阴极的电流电压信息，通过阴极电流电压引线传递到信息收集平台。
进一步，所述云母片(4)的厚度与所述镍网集流体(5)叠加待测试的燃料电池(7)的高度相等。
上述实施方式中，云母片与镍网集流体叠加待测试的燃料电池的高度相等，使得光纤应变传感器和阴极电流电压引线的接入与布局更加方便。
进一步，所述绝缘毛毡(9)的高度与所述阴极集流体(8)的高度相等。
上述实施方式中，绝缘毛毡的高度与所述阴极集流体的高度相等，不会影响到阴极空气流道导流，使空气的分配均匀。
进一步，所述电池基座(2)、所述阳极燃料流道(3)、所述云母片(4)、所述绝缘毛毡(9)、所述阴极空气流道(10)和所述上压板(11)外侧四周对齐。
本发明还提供了上述测试装置的应用方法，其包括以下步骤：
S1:将待测的燃料电池(7)安装到所述镍网集流体(5)和所述阴极集流体(8)之间；所述光纤氢气传感器(16)光纤的一侧连接照明源，另一侧连接光纤解调仪；
S2:将所述测试装置放入加热炉内，升温达到待测试燃料电池(7)的工作温度，并分别通过通入空气导管(12)与燃料导管(21)导入空气与燃料；
S3:所述光纤高温传感器(13)、所述光纤氢气传感器(16)和所述光纤应变传感器(14)通过光纤解调仪分别将收集的温度、氢气浓度和应变信息传递到信息收集平台；
S4:阳极电压电流信息由所述镍网集流体(5)采集后经过所述阳极燃料流道(3)和所述镍钉(20)传递至信息收集平台；
S5:阴极电流电压信息由所述阴极集流体(8)采集后经过所述阴极电流电压引线(15)传递至信息收集平台；
S6:由信息收集平台处理收集的温度、氢气浓度和应变信息，绘制相对应的二维数据云图；通过对收集的电压电流信息处理，得到相应的伏安特性及电化学性能曲线。
上述实施方式中，通过信息收集平台对测试装置收集的各种实时数据的进行持续存储、分析处理。测试装置对SOFC的局部特性参数，具体如气体组分浓度、工作电压、电流密度、温度分布和应力分布，对这些数据进行实时精准采集，为研究大面积平板式电池微观物理特性提供数据类型更丰富，精度更加精准的数据分析基础。
本发明具备以下有益效果：
(1)本发明提供的光纤式SOFC多物理场测试装置及其应用方法中引入光纤作为测量手段，可以实时监测SOFC运行状况，并收集SOFC更精确和更广泛的局部特性，具体如气体组分浓度、工作电压、电流密度、温度分布、应力分布等物理场参数，为研究大面积平板式电池微观物理特性，提供了可靠的数据基础。
(2)本发明使用光纤高温传感器，能够得到光纤方向上一维连续的温度场参数。将光纤高温传感器置于燃料流道下方和空气流道上方，能够方便快捷的收集到一系列连续的温度参数，且不与燃料气体接触，避免高浓度燃料气体导致光纤损耗，为研究大面积平板式电池的温度变化提供了极大便利。
(3)本发明使用光纤氢气传感器，可以在对固体氧化物燃料电池的燃料流道中的氢气浓度进行实时监测，能够更加直观的了解燃料浓度场变化对固体氧化物燃料电池运行产生的影响。
(4)本发明使用光纤应变传感器，固体氧化物燃料电池的阴极表面的应变数据由光纤应变传感器收集后光纤解调仪解调得出，能够满足实时监测燃料电池的应力分布情况，为解耦其微观材料特性，改进电池结构提供了参考。
(5)本发明在燃料流道和空气流道上设有气体导流通道，燃料气体和空气气体经阵列型的导流通道导流接触集流体后进入电池，使燃料的分配更加均匀，为电池的测试提供了良好的环境。
附图说明
图1为本发明提供的一实施例中平板式SOFC电池测试的装置示意图。
图2为本发明提供的一实施例中装配完成的测试装置的局部剖面图。
图3为本发明提供的一实施例中气体流道示意图。
图4为本发明提供的一实施例中平板式SOFC电池测试装置的测试方法示意图。
图中标号说明：
工作平面1；电池基座2；阳极燃料流道3；云母片4；镍网集流体5；密封胶6；燃料电池7；阴极集流体8；绝缘毛毡9；阴极空气流道10；上压板11；空气导管12；光纤高温传感器13；光纤应变传感器14；阴极电流电压引线15；光纤氢气传感器16；引线管17；紧固螺栓18；紧固螺母19；镍钉20；燃料导管21；光纤解调仪22；信息收集平台23；照明源24；加热炉25。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明进行详细描述，但需要理解的是，所述实施例和附图仅用于对本发明进行示例性的描述，而并不能对本发明的保护范围构成任何限制。所有包含在本发明的发明宗旨范围内的合理的变换和组合均落入本发明的保护范围。
下面结合附图对本发明进行进一步说明。
如图1和图2，本发明提供的光纤式SOFC多物理场测试装置，自上而下地，位于四角的紧固螺栓18依次穿过上压板11、阴极空气流道10、绝缘毛毡9、云母片4、阳极燃料流道3、电池基座2、工作平面1，最下端与紧固螺母19配合，将各层压紧。
如图3和图1，阳极燃料流道3安装在电池基座2上方，采用通道阵列输送燃料气体，燃料气体通过排列式的通道输送，输送出燃料流均匀的燃料气体进行电化学反应，类似的，阴极空气流道10也采用通道阵列输送空气，阳极燃料流道3和阴极空气流道10上设有气体导流通道，气体经导流通道导流接触集流体后进入待测燃料电池7，使燃料的分配更加均匀，燃料的电化学反应更充分和均匀，为电池的测试提供了良好的环境。
其中，阳极燃料流道3有上下两排光纤，上一排为光纤氢气传感器16贯穿阳极燃料流道3中的阵列导流通道，与燃料接触，通过解读其数据能够直观的观测到燃料浓度变化情况；下一排为光纤高温传感器13，其在阳极燃料流道3和阴极空气流道10都有分布，光纤高温传感器13的位置于阳极燃料流道3下方和阴极空气流道10上方，不与燃料接触，避免高浓度燃料气体导致光纤损耗，通过解读其数据分析阳极和阴极的温度变化特性以及分析两者温度差异状况；待测试电池7阴极表面上放置的光纤应变传感器14，可以监测电池表面局部应变特性，为优化电池结构、提高电池的长期稳定性提供数据参考；镍钉20和阴极电流电压引线15所收集的伏安特性，配合各类光纤传感器收集的数据，可以对不同运行工况下的电池内部情况进行全面监测。
光纤高温传感器13和光纤应变传感器14的原理是光纤解调仪分别发出信号，并且分别接收这两者的反馈信号。光纤氢气传感器16的原理是采用照明源发射信号，光纤解调仪接收反馈信号。此两类传感器的工作原理不同。
如图4，本发明还提供了光纤式SOFC多物理场测试装置的应用方法，其包括以下步骤：
S1:将待测的燃料电池7安装到镍网集流体5和阴极集流体8之间；光纤氢气传感器16的光纤的一侧连接照明源，另一侧连接光纤解调仪；
S2:将测试装置放入加热炉内，升温达到待测的燃料电池7的工作温度，并分别通过通入空气导管12与燃料导管21导入空气与燃料；
S3:光纤高温传感器13、光纤氢气传感器16和光纤应变传感器14通过光纤解调仪分别将收集的温度、氢气浓度和应变信息传递到信息收集平台；
S4:阳极电压电流信息由镍网集流体5采集后经过阳极燃料流道3和镍钉20传递至信息收集平台；
S5:阴极电流电压信息由阴极集流体8采集后经过阴极电流电压引线15传递至信息收集平台；
S6:由信息收集平台处理所收集的温度、氢气浓度和应变信息，绘制相对应的二维数据云图；通过对收集的电压电流信息处理，得到相应的伏安特性及电化学性能曲线。
信息收集平台为可存储设备，选自PLC、服务器或云端服务器。通过信息收集平台对测试装置收集的各种实时数据的进行持续存储、分析处理。测试装置对SOFC的局部特性参数，具体如气体组分浓度、工作电压、电流密度、温度分布和应力分布，对这些数据进行实时精准采集，为研究大面积平板式电池微观物理特性提供数据类型更丰富，精度更加精准的数据分析基础。
以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种光纤式SOFC多物理场测试装置，包括平板式的工作平面(1)，其特征在于，
所述工作平面(1)上设有方形的电池基座(2)，以及贯通穿设于所述工作平面(1)的燃料导管(21)和多个引线管(17)；
阳极燃料流道(3)设于所述电池基座(2)上，所述阳极燃料流道(3)采用通道阵列输送燃料气体，且其底部两侧连接燃料导管(21)；
所述阳极燃料流道(3)阵列通道的两侧开孔，其内接入光纤氢气传感器(16)并贯穿整个所述阳极燃料流道(3)，所述光纤氢气传感器(16)直接与燃料流接触测量，两侧开孔位置用高温密封胶密封；
所述阳极燃料流道(3)的阵列通道的下方两侧开孔，光纤高温传感器(13)穿设并贯穿所述阳极燃料流道(3)，所述光纤高温传感器(13)不与燃料流接触；
所述阳极燃料流道(3)连接镍钉(20)，所述镍钉(20)穿过所述引线管(17)接入信息收集平台；
镍网集流体(5)置于所述阳极燃料流道(3)之上，待测试的燃料电池(7)置于镍网集流体(5)上方，待测试的燃料电池(7)大小与镍网集流体(5)相同或略大于镍网集流体(5)，待测试的燃料电池(7)的阳极紧贴镍网集流体(5)，使用密封胶(6)将燃料电池(7)四周边缘与底部燃料流道(3)密封；
回字型的云母片(4)置于燃料流道(3)之上，铺设在密封胶(6)的四周，并与所述密封胶(6)之间留有空隙；
待测的燃料电池(7)的阴极表面铺设光纤应变传感器(14)，通过耐高温胶水将所述光纤应变传感器(14)紧贴在待测的燃料电池(7)的阴极表面；
与待测燃料电池(7)的阴极大小相对应的阴极集流体(8)铺设在待测试燃料电池(7)的阴极上，所述阴极集流体(8)包括网面和阴极电流电压引线(15)；所述网面收集待测的所述燃料电池(7)的电流电压信息；所述阴极电流电压引线(15)与所述阴极集流体(8)的网面相连后穿过引线管(17)接入信息收集平台；
所述云母片(4)上铺设绝缘毛毡(9)，所述绝缘毛毡(9)上开出与所述阴极集流体(8)相对应的开口，所述绝缘毛毡(9)上再铺设阴极空气流道(10)，所述阴极空气流道(10)采用通道阵列输送空气，并且其顶部两侧连接空气导管(12)；
所述阴极空气流道(10)的通道上方两侧开孔，接入所述光纤高温传感器(13)，所述光纤高温传感器(13)不与空气流接触；
上压板(11)置于所述阴极空气流道(10)之上作为压紧装置，所述上压板(11)上开设有空气导管孔，所述空气导管孔向外连接所述空气导管(12)；
紧固螺栓(18)自上而下依次穿过所述上压板(11)、所述阴极空气流道(10)、所述绝缘毛毡(9)、所述云母片(4)、所述阳极燃料流道(3)、所述电池基座(2)和所述工作平面(1)，并且与紧固螺母(19)配合，压紧各层。
2.根据权利要求1所述测试装置，其特征在于，所述云母片(4)的厚度与所述镍网集流体(5)叠加待测试的燃料电池(7)的高度相等。
3.根据权利要求1所述测试装置，其特征在于，所述绝缘毛毡(9)的高度与所述阴极集流体(8)的高度相等。
4.根据权利要求1所述测试装置，其特征在于，所述电池基座(2)、所述阳极燃料流道(3)、所述云母片(4)、所述绝缘毛毡(9)、所述阴极空气流道(10)和所述上压板(11)外侧四周对齐。
5.根据权利要求1～4任一项所述测试装置的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:将待测的燃料电池(7)安装到所述镍网集流体(5)和所述阴极集流体(8)之间；所述光纤氢气传感器(16)的光纤的一侧连接照明源，另一侧连接光纤解调仪；
S2:将所述测试装置放入加热炉内，升温达到待测试燃料电池(7)的工作温度，并分别通过通入空气导管(12)与燃料导管(21)导入空气与燃料；
S3:所述光纤高温传感器(13)、所述光纤氢气传感器(16)和所述光纤应变传感器(14)通过光纤解调仪分别将收集的温度、氢气浓度和应变信息传递到信息收集平台；
S4:阳极电压电流信息由所述镍网集流体(5)采集后经过所述阳极燃料流道(3)和所述镍钉(20)传递至信息收集平台；
S5:阴极电流电压信息由所述阴极集流体(8)采集后经过所述阴极电流电压引线(15)传递至信息收集平台；
S6:由信息收集平台处理收集的温度、氢气浓度和应变信息，绘制相对应的二维数据云图；通过对收集的电压电流信息处理，得到相应的伏安特性及电化学性能曲线。
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