CN207163671U - 一种燃料电池膜电极的检漏装置 - Google Patents

Abstract

一种燃料电池膜电极的检漏装置，包括机架、密封组件和至少两个的气体浓度检测器，密封组件包括第一检测板和第二检测板，第二检测板朝靠近或远离第一检测板的方向可移动设置；第一检测板于与第二检测板相向的表面上设有至少两个的第一容纳腔，第二检测板于与第一检测板相向的表面上设有至少两个的第二容纳腔，第一检测板上分别设有气体进气孔和空气出气孔，第二检测板上设有至少两个的气体出气孔，至少两个的气体浓度检测器分别通过至少两个的所述气体出气孔检测第二容纳腔内的气体浓度。本实用新型的燃料电池膜电极的检漏装置不损伤膜电极、无需加压、一次性检测多片膜电极。

Description

一种燃料电池膜电极的检漏装置

技术领域

本实用新型涉及检测装备技术领域，特别涉及一种燃料电池膜电极的检漏装置。

背景技术

燃料电池是一种将燃料与氧化剂发生电化学反应时产生的化学能转变成电能的装置，该装置的核心部件是膜电极(Membrane)，膜电极是由一张质子交换膜和夹在膜两侧的两张可导电多孔性扩散材料(如碳纸)组成，在质子交换膜与导电材料接触的两边界面上均匀分布有细小分散的可引发电化学反应的催化剂(如金属铂)。膜电极两边用导电物体将发生电化学反应过程中产生的电子通过外电路引出，就构成了电流回路。

燃料电池工作时，膜电极不仅需要有传输反应气和水的通道，还需要有质子和电子的传输通道，其质量的好坏是决定整个燃料电池性能的关键。一张好的膜电极除了可迁移交换反应中产生的质子外，还不能让膜电极两侧的燃料氢气和空气互相穿过，以免它们相互混合而发生爆炸。也就是说，膜电极绝对不能漏气，检测膜电极是否漏气是对膜电极进行质量把关的重要一环。因此，在燃料电池的研发或生产的装配过程中，必须对每一张膜电极都进行检漏。

公开号CN202471354U公开了一种运用红外热像技术的膜电极检漏装置，该公开内容的是通过红外热像装置监测膜电极活性区域温度分布，从而判断膜电极是否漏气、漏气部位以及气量。为了解决这一目的，该文件公开的方案是膜电极的一侧与氢气接触，膜电极的另一侧与大气或氧气相接触。但是这种检测装置结构复杂，操作过程较为繁琐，需要红外线仪，仪器造价昂贵。

申请号为CN200410093105的专利中，实用新型提供了一种燃料电池膜电极的真空检漏装置，其原理是膜电极一侧为真空状态，另一侧为空气，通过真空压差检测装置确定膜电极是否有漏气，但是这种膜电极真空密封组件检测时由于真空度过大容易造成膜电极的破损，无法保证膜电极的质量和生产效率。

申请号为CN200810300300.6的专利中，实用新型了一种燃料电池检漏的装置，将装置置于水中，通入气体后，若有气泡从盖板上密集的某一个孔中排出，可以判断这一处有缺陷。此装置部分解决了寻找漏气部位难的问题，但是，需要将整个装置置于水中，不仅过程繁琐，对水质有较高要求，而且灵敏度较差。

公开号为CN203894005U专利公开了一种通过增加多个检漏模具层叠，可以一次检测多片膜电极的漏气性。但是过多检漏模具层叠可能会导致装置的密封性变差导致某些检漏模具发生外漏现象，最终影响检漏结果。虽然设置有支撑脊，但无可避免仍会会存在膜电极部分承压而造成损伤。另外，检测膜电极漏气性时，每次均需进行气密检漏仪的连接操作，过程繁琐，不利于产业化大规模的发展。

综上，现在的膜电极密封组件存在自动化程度不高、损伤膜电极性能、需要大量手工操作、浪费时间和效率低下等缺点，均不利于燃料电池产业化的发展。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提出了一种能够不损伤膜电极、无需加压、一次性检测多片膜电极的燃料电池膜电极的检漏装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种燃料电池膜电极的检漏装置，包括机架、密封组件和至少两个的气体浓度检测器，

所述密封组件包括第一检测板和第二检测板，所述第一检测板和第二检测板分别间隔设于所述机架上，所述第二检测板朝靠近或远离所述第一检测板的方向可移动设置；

所述第一检测板于与第二检测板相向的表面上设有至少两个的第一容纳腔，所述第二检测板于与第一检测板相向的表面上设有至少两个的第二容纳腔，所述第一容纳腔与第二容纳腔对应设置；

所述第一检测板上分别设有气体进气孔和空气出气孔，所述第二检测板上设有至少两个的气体出气孔，所述气体进气孔与至少两个的所述第一容纳腔分别连通，所述空气出气孔与至少两个的所述第一容纳腔分别连通；

至少两个的气体浓度检测器分别通过至少两个的所述气体出气孔检测第二容纳腔内的气体浓度。

进一步地，所述机架包括底座和导柱，所述导柱的一端设于所述底座上，所述导柱的另一端与所述第一检测板相连，所述第二检测板套设与所述导柱上，且沿所述导柱在所述底座与第一检测板之间滑动设置。

进一步地，还包括升降组件，所述升降组件包括气缸和活塞杆，所述气缸设于所述底座上，所述活塞杆的一端与所述气缸的动力输出端相连，所述活塞杆的另一端与所述第二检测板的下表面相连。

进一步地，还包括控制装置，所述控制装置驱动升降组件运动，并控制气体浓度检测装置的阈值。

进一步地，所述第一检测板与所述第二检测板相向的表面上分别设有检测定位孔，所述检测定位孔待用于与膜电极上的定位孔适配。

进一步地，所述第一检测板与所述第二检测板相向的表面上分别设有用于与膜电极外围非活性密封区域形状相对应的密封胶线。

进一步地，所述第一容纳腔与第二容纳腔的开口大小大于膜电极的大小，所述第二容纳腔包括底壁和设于底壁四周的侧壁，所述底壁上设有流场气道。

进一步地，所述第一检测板的下表面设有两个的所述第一容纳腔，所述气体进气孔和空气出气孔分别设于所述第一检测板的上表面，所述气体进气孔与两个的所述第一容纳腔分别连通，所述空气出气孔与两个的所述第一容纳腔分别连通。

进一步地，所述导柱的数目为四根，四根的所述导柱分别设于所述底座的四个角处。

进一步地，所述控制装置为PLC控制器。

本实用新型的有益效果在于：

(1)通过在检测板上设置至少两个的第一容纳腔与第二容纳腔，可以一次检测多片膜电极的漏气性；

(2)在膜电极的一侧的容纳腔内充入检测气体，膜电极的另一侧的容纳腔内充入空气，通过检测另一侧容纳腔内检测气体的浓度判断膜电极是否漏气，检测过程保证了膜电极两侧不会有过大的压力差，保护膜电极；

(3)设置了至少两个的气体浓度检测器，可以定向检测膜电极是否漏气。

附图说明

图1为本实用新型实施例的燃料电池膜电极的检漏装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的燃料电池膜电极的检漏装置的主视图；

图3为本实用新型实施例的第一检测板的结构示意图；

图4为本实用新型实施例的第二检测板的结构示意图

图5为本实用新型实施例的第一检测板在气体进气孔和空气出气孔位置的纵向截面示意图；

图6为本实用新型实施例的膜电极的结构示意图。

标号说明：

1、机架；11、底座；12、导柱；

2、密封组件；21、第一检测板；22、第二检测板；23、第一容纳腔；

24、第二容纳腔；25、空气出气孔；26、气体进气孔；27、气体出气孔；

3、气体浓度检测器；

4、升降组件；41、气缸；42、活塞杆；

5、检测定位孔；6、密封胶线；7、流场气道；8、膜电极。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本实用新型最关键的构思在于：通过检测膜电极的一侧是否含有来自另一侧的检测气体，保证膜电极两侧的压力差较小，保护膜电极。

请参照图1-6，一种燃料电池膜电极的检漏装置，包括机架1、密封组件2和至少两个的气体浓度检测器3，

所述密封组件2包括第一检测板21和第二检测板22，所述第一检测板21和第二检测板22分别间隔设于所述机架1上，所述第二检测板22朝靠近或远离所述第一检测板21的方向可移动设置；

所述第一检测板21于与第二检测板22相向的表面上设有至少两个的第一容纳腔23，所述第二检测板22于与第一检测板21相向的表面上设有至少两个的第二容纳腔24，所述第一容纳腔23与第二容纳腔24对应设置；

所述第一检测板21分别设有气体进气孔26和空气出气孔25，所述第二检测板22设有至少两个的气体出气孔27，所述气体进气孔26与至少两个的所述第一容纳腔23分别连通，所述空气出气孔25与至少两个的所述第一容纳腔23分别连通；

至少两个的气体浓度检测器3分别通过至少两个的所述气体出气孔27检测第二容纳腔24内的气体浓度。

本实用新型的工作原理为：

首先将膜电极8放入第二检测板22的第二容纳腔24内，第二检测板22向上移动压紧第一检测板21。

接着往气体进气孔26中充入检测气体，检测气体由气体进气孔26进入第一容纳腔23，将第一容纳腔23内原来的空气从空气出气孔25排出，待第一容纳腔23充满检测气体后，可用堵头等密封件密封气体进气孔26和空气出气孔25。其中，检测气体可以是氩气、氮气或氢气等多种气体。

放置一段时间，若膜电极漏气，则第一容纳腔23内的检测气体必然会扩散至第二容纳腔24，当气体浓度检测器3检测到经由气体出气孔27流出的检测气体就会响起警报，由此完成膜电极8的检漏流程。

气体出气孔27与气体浓度检测器3之间可通过软管或其他气体流通管道相连。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：

(1)通过在检测板上设置至少两个的第一容纳腔与第二容纳腔，可以一次检测多片膜电极的漏气性；

(2)在膜电极的一侧的容纳腔内充入检测气体，膜电极的另一侧的容纳腔内充入空气，通过检测另一侧容纳腔内检测气体的浓度判断膜电极是否漏气，检测过程保证了膜电极两侧不会有过大的压力差，保护膜电极；

(3)设置了至少两个的气体浓度检测器，可以定向检测膜电极是否漏气。

进一步地，所述机架1包括底座11和导柱12，所述导柱12的一端设于所述底座11上，所述导柱12的另一端与所述第一检测板21相连，所述第二检测板22套设与所述导柱12上，且沿所述导柱12在所述底座11与第一检测板21之间滑动设置。

由上述描述可知，底座11和导柱12的设计使得机架1整体的结构更加紧凑稳定。

进一步地，还包括升降组件4，所述升降组件4包括气缸41和活塞杆42，所述气缸41设于所述底座11上，所述活塞杆42的一端与所述气缸41的动力输出端相连，所述活塞杆42的另一端与所述第二检测板22的下表面相连。

由上述描述可知，通过设置升降组件4可以更精确的控制上下降的距离，保证整个检测板四周受力均匀，不会造成因检测板受力不均导致外漏现象，最终影响检漏结果。

进一步地，还包括控制装置，所述控制装置驱动升降组件4运动，并控制气体浓度检测装置的阈值。

由上述描述可知，通过控制装置与升降组件4和气体浓度检测器3分别相连，可以自动化控制整个检漏过程，无需多余的人工操作，提高了检漏的准确率和工作效率，便于产业化大规模的发展。

进一步地，所述第一检测板21与所述第二检测板22相向的表面上分别设有检测定位孔5，所述检测定位孔5待用于与膜电极8上的定位孔适配。

由上述描述可知，检测定位孔5便于膜电极放置时进行快速定位。

进一步地，所述第一检测板21与所述第二检测板22相向的表面上分别设有用于与膜电极8外围非活性密封区域形状相对应的密封胶线6。

由上述描述可知，密封胶线6可以保证检测板上的检测范围完全独立，使膜电极的检漏数据更加明确，也防止容纳腔内的气体发生外漏现象。

进一步地，所述第一容纳腔23与第二容纳腔24的开口大小大于膜电极的大小，所述第二容纳腔24包括底壁和设于底壁四周的侧壁，所述底壁上设有流场气道7。

由上述描述可知，若膜电极8漏气，流场气道7的设计利于检测气体在第二容纳腔的扩散，加快检漏进程。

进一步地，所述第一检测板21的下表面设有两个的所述第一容纳腔23，所述气体进气孔26和空气出气孔25分别设于所述第一检测板21的上表面，所述气体进气孔26与两个的所述第一容纳腔23分别连通，所述空气出气孔25与两个的所述第一容纳腔23分别连通。

由上述描述可知，所述气体进气孔26和空气出气孔25分别与所述第一容纳腔23形成纵向截面为T形的气体通道，保证两个第一容纳腔23气体浓度变化均匀同步。

进一步地，所述导柱12的数目为四根，四根的所述导柱12分别设于所述底座11的四个角处。

由上述描述可知，四根的导柱12使得两组检测板更加平稳。

进一步地，所述控制装置为PLC控制器。

由上述描述可知，PLC控制器可靠性好，操作简单。

请参照图1-6，本实用新型的实施例一为：

一种燃料电池膜电极的检漏装置，包括机架1、密封组件2、两个的气体浓度检测器3、升降组件4和控制装置，

所述机架1包括底座11和导柱12，所述导柱12的数目为四根，四根的所述导柱12分别设于所述底座11的四个角处，所述导柱12的一端设于所述底座11上。

所述密封组件2包括第一检测板21和第二检测板22，所述导柱12的另一端与所述第一检测板21相连，所述第二检测板22套设与所述导柱12上，且沿所述导柱12在所述底座11与第一检测板21之间滑动设置。

所述第一检测板21的下表面设有两个的所述第一容纳腔23，所述第二检测板22的上表面上设有两个的第二容纳腔24，所述第一容纳腔23与第二容纳腔24对应设置；

所述第一检测板21的上表面设有气体进气孔26和空气出气孔25，所述气体进气孔26与两个的所述第一容纳腔23分别连通，所述空气出气孔25与两个的所述第一容纳腔23分别连通。

所述第二检测板22上设有两个的气体出气孔27，至少两个的气体浓度检测器3分别通过至少两个的所述气体出气孔27检测第二容纳腔24内的气体浓度。

所述第一检测板21与所述第二检测板22相向的表面上分别设有检测定位孔5，所述检测定位孔5待用于与膜电极8上的定位孔适配。

所述第一检测板21与所述第二检测板22相向的表面上分别设有用于与膜电极8外围非活性密封区域形状相对应的密封胶线6。

所述第一容纳腔23与第二容纳腔24的开口大小大于膜电极的大小，所述第二容纳腔24包括底壁和设于底壁四周的侧壁，所述底壁上设有流场气道7。

所述升降组件4包括气缸41和活塞杆42，所述气缸41设于所述底座11上，所述活塞杆42的一端与所述气缸41的动力输出端相连，所述活塞杆42的另一端与所述第二检测板22的下表面相连。

所述控制装置为PLC控制器，所述控制装置驱动升降组件4运动，并控制气体浓度检测装置的阈值。

综上所述，本实用新型提供了一种能够不损伤膜电极、无需加压、一次性检测多片膜电极的燃料电池膜电极的检漏装置。本实用新型的技术方案通过在检测板上设置至少两个的第一容纳腔与第二容纳腔，可以一次检测多片膜电极的漏气性；在膜电极的一侧的容纳腔内充入检测气体，膜电极的另一侧的容纳腔内充入空气，通过检测另一侧容纳腔内检测气体的浓度判断膜电极是否漏气，检测过程保证了膜电极两侧不会有过大的压力差，保护膜电极；设置了至少两个的气体浓度检测器，可以定向检测膜电极是否漏气；通过设置升降组件可以更精确的控制上下降的距离，保证整个检测板四周受力均匀，不会造成因检测板受力不均导致外漏现象，最终影响检漏结果；可以快速定位，保证第二检测板的检测范围完全独立，使膜电极的检漏数据更加明确，也防止容纳腔内的气体发生外漏现象。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种燃料电池膜电极的检漏装置，其特征在于，包括机架、密封组件和至少两个的气体浓度检测器，

所述密封组件包括第一检测板和第二检测板，所述第一检测板和第二检测板分别间隔设于所述机架上，所述第二检测板朝靠近或远离所述第一检测板的方向可移动设置；

所述第一检测板于与第二检测板相向的表面上设有至少两个的第一容纳腔，所述第二检测板于与第一检测板相向的表面上设有至少两个的第二容纳腔，所述第一容纳腔与第二容纳腔对应设置；

所述第一检测板上分别设有气体进气孔和空气出气孔，所述第二检测板上设有至少两个的气体出气孔，所述气体进气孔与至少两个的所述第一容纳腔分别连通，所述空气出气孔与至少两个的所述第一容纳腔分别连通；

至少两个的气体浓度检测器分别通过至少两个的所述气体出气孔检测第二容纳腔内的气体浓度。

2.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的检漏装置，其特征在于，所述机架包括底座和导柱，所述导柱的一端设于所述底座上，所述导柱的另一端与所述第一检测板相连，所述第二检测板套设与所述导柱上，且沿所述导柱在所述底座与第一检测板之间滑动设置。

3.根据权利要求2所述的燃料电池膜电极的检漏装置，其特征在于，还包括升降组件，所述升降组件包括气缸和活塞杆，所述气缸设于所述底座上，所述活塞杆的一端与所述气缸的动力输出端相连，所述活塞杆的另一端与所述第二检测板的下表面相连。

4.根据权利要求3所述的燃料电池膜电极的检漏装置，其特征在于，还包括控制装置，所述控制装置驱动升降组件运动，并控制气体浓度检测装置的阈值。

5.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的检漏装置，其特征在于，所述第一检测板与所述第二检测板相向的表面上分别设有检测定位孔，所述检测定位孔待用于与膜电极上的定位孔适配。

6.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的检漏装置，其特征在于，所述第一检测板与所述第二检测板相向的表面上分别设有用于与膜电极外围非活性密封区域形状相对应的密封胶线。

7.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的检漏装置，其特征在于，所述第一容纳腔与第二容纳腔的开口大小大于膜电极的大小，所述第二容纳腔包括底壁和设于底壁四周的侧壁，所述底壁上设有流场气道。

8.根据权利要求2所述的燃料电池膜电极的检漏装置，其特征在于，所述第一检测板的下表面设有两个的所述第一容纳腔，所述气体进气孔和空气出气孔分别设于所述第一检测板的上表面，所述气体进气孔与两个的所述第一容纳腔分别连通，所述空气出气孔与两个的所述第一容纳腔分别连通。

9.根据权利要求2所述的燃料电池膜电极的检漏装置，其特征在于，所述导柱的数目为四根，四根的所述导柱分别设于所述底座的四个角处。

10.根据权利要求4所述的燃料电池膜电极的检漏装置，其特征在于，所述控制装置为PLC控制器。