CN210603771U - 一种质子交换膜氢燃料单电池测漏装置 - Google Patents
一种质子交换膜氢燃料单电池测漏装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种质子交换膜氢燃料单电池测漏装置，包括气体输出装置、压力检测和数据处理装置。所述气体输出装置包括气源、阳极进气管路和阴极进气管路；所述压力检测和数据处理装置，包括数据处理装置、阳极出气管路和阴极出气管路。该装置可以实现对质子交换膜氢燃料单电池的阳极、阴极气密性进行单独检测，也可以对电池整体进行检测，检测手段灵活简单、检测过程易于操作，并且保证了数据可以实时显示、方便数据的记录读取，同时所检测出的数据可以储存、记录并导出。
Description
技术领域
本实用新型属于燃料电池测试装置技术领域，具体涉及一种质子交换膜氢燃料单电池测漏装置。
背景技术
随着新能源产业市场地位的日趋提升，质子交换膜氢燃料单电池因其可以直接利用燃料气体(氢气)与氧化剂(氧气/空气)将化学能转化为电能，具有能量转化效率高、噪音低以及无污染等优点，从20世纪末以来便受到各国关注。质子交换膜氢燃料单电池已经广泛应用到客车、物料运输汽车及家用轿车中，以质子交换膜为代表的氢能燃料电池汽车有望成为未来汽车市场中的主要组成部分。质子交换膜氢燃料单电池的燃料气体为氢气，燃料气体泄漏会对使用场所造成严重的安全隐患，泄漏气体达到一定浓度，遇到明火可能会产生燃烧甚至爆炸，所以对组装后电池的气密性要求尤其严格，电池的气密性测试在出厂或交付使用前是一道必不可少的工序。现有市场上没有针对质子交换膜氢燃料单电池的测漏装置。
因此，如何实现对质子交换膜氢燃料单电池气密性进行检测，提供一种多功能、可实现同时对阴阳极及整个电池气密性测试装置，是本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种质子交换膜氢燃料单电池测漏装置，该装置能够对质子交换膜氢燃料单电池的阳极、阴极气密性单独检测、又可以对电池整体进行检测，检测准确性高，测试过程简单、数据可以实时显示、测试数据可以储存并导出。
本实用新型提供技术方案如下:
一种质子交换膜氢燃料单电池测漏装置，包括气体输出装置、压力检测和数据处理装置；
所述气体输出装置包括气源、阳极进气管路和阴极进气管路；阳极进气管路和阴极进气管路一端分别和质子交换膜氢燃料单电池的阳极进口和阴极进口相连，阳极进气管路和阴极进气管路另一端与气源相连；阳极进气管路上设置有第一减压阀和第一阀门，阴极进气管路上设置有第二减压阀和第二阀门；阳极进气管路和阴极进气管路还通过位于第一阀门、第二阀门与质子交换膜氢燃料单电池中间的管道相连接，并在相连接的管道上设有第三阀门；
所述压力检测和数据处理装置包括数据处理装置、阳极出气管路和阴极出气管路；阳极出气管路和阴极出气管路的一端分别与质子交换膜氢燃料单电池的阳极出口和阴极出口相连，阳极出气管路和阴极出气管路的另一端分别和数据处理装置相连；阳极出气管路上设置有第一压力传感器，阴极出气管路上设置有第二压力传感器。
根据本实用新型优选的，所述的气源为空气钢瓶，出口压力为0.3～0.6MPa。
根据本实用新型优选的，所述的第一减压阀和第二减压阀为单级式减压阀，量程为0～0.6MPa，控制精度为±0.02MPa。
根据本实用新型优选的，所述第一压力传感器上连接有第四阀门，第二压力传感器上连接有第五阀门。
根据本实用新型优选的，所述的第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门和第五阀门为不锈钢针型阀。
根据本实用新型优选的，所述的数据处理装置为多通道压力记录仪，供电电压为220V，可输出24V电压，可采集4～20mA信号，通道数不小于2，显示单位kPa，可实时显示压力值和曲线。
根据本实用新型优选的，所述质子交换膜氢能燃料单电池测漏装置还包括壳体，第一压力传感器、第二压力传感器和多通道压力记录仪安装在壳体内。
本实用新型的有益效果在于：
(1)本实用新型通过与质子交换膜氢燃料单电池的阳极和阴极分别相连并且单独设置阀门，可以实现对质子交换膜氢燃料单电池的阳极、阴极气密性进行单独检测，也可以对电池整体进行检测，检测手段灵活简单、检测过程易于操作。
(2)本实用新型采用了多通道压力记录仪作为压力数据处理装置，保证了数据可以实时显示、方便数据的记录读取，同时所检测出的数据可以储存、记录并导出。
(3)本实用新型可以采用同一气源连续检测同一电池的阴极、阳极、整体的气密性，避免了拆卸，更换气源等操作，使检测结果更为准确。
附图说明：
图1为一种质子交换膜氢燃料单电池测漏装置的结构示意图I。
图2为一种质子交换膜氢燃料单电池测漏装置的结构示意图II。
图3为本实用新型气体检测和数据处理装置的结构示意图。
图中：1、气源；2、第一减压阀；3、第二减压阀；4、第一阀门；5、第二阀门；6、第三阀门；7、质子交换膜氢燃料单电池；8、第二压力传感器；9、第一压力传感器；10、多通道压力记录仪；11、第四阀门；12、第五阀门；13、壳体。
具体实施方式：
为了使本技术领域人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创新性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
本实用新型提供的质子交换膜氢燃料单电池测漏装置，在使用过程中，保持的压力值，保压时间，判定标准可以根据所检测的质子交换膜氢燃料单电池测试条件改变。本实用新型实施例中所采用的待测电池为质子交换膜氢燃料单电池，反应面积为25cm2，运行压力为0～3bar，反应物:H2/O2/Air，运行温度：100℃max，石墨板：优质纯石墨板10毫米，流场板类型：单S型，集流板：镀金铜板，端板材质：铝，加热：220V加热贴。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种质子交换膜氢燃料单电池测漏装置，该测漏装置包括气体输出装置、压力检测和数据处理装置。气体输出装置包括气源1、阳极进气管路和阴极进气管路，阳极进气管路和阴极进气管路一端分别和质子交换膜氢燃料单电池7的阳极进口和阴极进口相连，阳极进气管路另一端和阴极进气管路另一端交汇成一条主管道与气源1相连；阳极进气管路上设置有第一减压阀2和第一阀门4，阴极进气管路上设置有第二减压阀3和第二阀门5；阳极进气管路和阴极进气管路还通过位于第一阀门4、第二阀门5与质子交换膜氢燃料单电池7中间的管道相连接，并在相连接的管道上设有第三阀门6；
所述压力检测和数据处理装置包括数据处理装置10、阳极出气管路和阴极出气管路；阳极出气管路和阴极出气管路的一端分别与质子交换膜氢燃料单电池7的阳极出口和阴极出口相连，阳极出气管路和阴极出气管路的另一端分别和数据处理装置10相连；阳极出气管路上设置有第一压力传感器9，第一压力传感器9与第四阀门11相连；阴极出气管路上设置有第二压力传感器8，第二压力传感器8与第五阀门12相连。
上述气源采用空气钢瓶，数据处理装置采用多通道压力记录仪，阀门采用不锈钢针型阀，减压阀采用单级式减压阀。
本实施例测漏装置的工作原理与方法：
工作原理：通过空气钢瓶分别向电池的阳极室和阴极室腔体输出空气，待测电池的腔室和管道内会有一定气压，当气压达到检测所需气压后，关闭阀门，进行保压，一定时间内，排除系统误差，多通道压力记录仪检测到气压保持不变，则没有发生气体泄漏；如果一定时间内，排除系统误差，压力降低，则待测电池有气体泄漏。
检测测漏装置阳极测试系统误差的方法：在不连接质子交换膜氢燃料单电池的条件下，将阳极进气管路与阳极出气管路连接，阴极进气管路与阴极出气管路连接，然后打开空气钢瓶1，将第一减压阀2慢慢调至0.3MPa，再打开第一阀门4，关闭第二阀门5，关闭第三阀门6，关闭第四阀门11，关闭第五阀门12，等待多通道压力记录仪10的压力稳定至0.3MPa时，关闭第一阀门4，记录多通道压力记录仪10所得出的压力数值5min内的变化值，即阳极系统的系统误差；
检测测漏装置阴极测试系统误差的方法：在不连接质子交换膜氢燃料单电池的条件下，将阳极进气管路与阳极出气管路连接，阴极进气管路与阴极出气管路连接，然后打开空气钢瓶1，将第二减压阀3慢慢调至0.3MPa，再打开第二阀门5，关闭第一阀门4，关闭第三阀门6，关闭第四阀门11，关闭第五阀门12，等待多通道压力记录仪10的压力稳定至0.3MPa时，关闭第二阀门5，记录多通道压力记录仪10所得出的压力数值5min内的变化值，即阴极系统的系统误差；
检测整个测漏装置测试电池整体系统误差：即阳极系统的系统误差和阴极系统的系统误差之和；
检测整个质子交换膜氢燃料单电池气密性方法：使用前先测试系统误差，然后打开空气钢瓶1，将第一减压阀2慢慢调至0.3MPa，再打开第一阀门4，关闭第二阀门5，打开第三阀门6，关闭第四阀门11，关闭第五阀门12，等待多通道压力记录仪10的压力稳定至0.3MPa时，关闭第一阀门4，记录多通道压力记录仪10所得出的压力数值变化。
判断电池泄漏的标准为：在扣除系统误差的前提下，保持压力(0.3MPa)过程中，5min内压力维持不变，判断为电池整体气密性良好；若5min内压力降低，则待测电池有气体泄漏。
实施例2
如图2所示，本实施例提供一种质子交换膜氢燃料单电池测漏装置，该测漏装置包括气体输出装置、压力检测和数据处理装置。所述气体输出装置包括气源1、阳极进气管路和阴极进气管路，阳极进气管路和阴极进气管路一端分别和质子交换膜氢燃料单电池7的阳极进口和阴极进口相连，阳极进气管路和阴极进气管路另一端分别与气源相连；阳极进气管路上设置有第一减压阀2和第一阀门4，阴极进气管路上设置有第二减压阀3和第二阀门5；阳极进气管路和阴极进气管路还通过位于第一阀门4、第二阀门5与质子交换膜氢燃料单电池中间的管道相连接，并在相连接的管道上设有第三阀门6；
所述压力检测和数据处理装置包括数据处理装置10、阳极出气管路和阴极出气管路；阳极出气管路和阴极出气管路的一端分别与质子交换膜氢燃料单电池7的阳极出口和阴极出口相连，阳极出气管路和阴极出气管路的另一端和数据收集处理装置10相连；阳极出气管路上设置有第一压力传感器9，第一压力传感器9与第四阀门11相连；阴极出气管路上设置有第二压力传感器8，第二压力传感器8与第五阀门12相连。
上述气源采用空气钢瓶，数据处理装置采用多通道压力记录仪，阀门采用不锈钢针型阀，减压阀采用单级式减压阀。
阳极腔室气密性检测：使用前先测试系统误差，方法同实施例1，然后打开空气钢瓶1，将第一减压阀2慢慢调制0.3MPa，打开第一阀门4，关闭第二阀门5，关闭第三阀门6，关闭第四阀门11，关闭第五阀门12，等待多通道压力记录仪10的压力稳定至0.3MPa时，关闭第一阀门4，记录多通道压力记录仪10所得出的压力数值变化。
阴极腔室气密性检测：使用前先测试系统误差，方法同实施例1，然后打开气源1，将第二减压阀3慢慢调制0.3MPa，关闭第一阀门4，打开第二阀门5，关闭第三阀门6，关闭第四阀门11，关闭第五阀门12，等待多通道压力记录仪10的压力稳定至0.3MPa时，关闭第二阀门5，记录多通道压力记录仪10所得出的压力数值变化。
判断气密性是否良好的标准同实施例1。
Claims (7)
1.一种质子交换膜氢燃料单电池测漏装置，其特征在于，包括气体输出装置、压力检测和数据处理装置；
所述气体输出装置包括气源、阳极进气管路和阴极进气管路；阳极进气管路和阴极进气管路一端分别和质子交换膜氢燃料单电池的阳极进口和阴极进口相连，阳极进气管路和阴极进气管路另一端与气源相连；阳极进气管路上设置有第一减压阀和第一阀门，阴极进气管路上设置有第二减压阀和第二阀门；阳极进气管路和阴极进气管路还通过位于第一阀门、第二阀门与质子交换膜氢燃料单电池中间的管道相连接，并在相连接的管道上设有第三阀门；
所述压力检测和数据处理装置包括数据处理装置、阳极出气管路和阴极出气管路；阳极出气管路和阴极出气管路的一端分别与质子交换膜氢燃料单电池的阳极出口和阴极出口相连，阳极出气管路和阴极出气管路的另一端分别和数据处理装置相连；阳极出气管路上设置有第一压力传感器，阴极出气管路上设置有第二压力传感器。
2.如权利要求1所述的测漏装置，其特征在于，所述的气源为空气钢瓶，出口压力为0.3～0.6MPa。
3.如权利要求1所述的测漏装置，其特征在于，所述的第一减压阀和第二减压阀为单级式减压阀，量程为0～0.6MPa，控制精度为±0.02MPa。
4.如权利要求1所述的测漏装置，其特征在于，所述的第一压力传感器上连接有第四阀门，第二压力传感器上连接有第五阀门。
5.如权利要求1所述的测漏装置，其特征在于，所述的第一阀门、第二阀门、第三阀门为不锈钢针型阀。
6.如权利要求1所述的测漏装置，其特征在于，所述的数据处理装置为多通道压力记录仪，供电电压为220V，可输出24V电压，可采集4～20mA信号，通道数不小于2，显示单位kPa。
7.如权利要求1所述的测漏装置，其特征在于，所述的质子交换膜氢燃料单电池测漏装置还包括壳体，第一压力传感器、第二压力传感器和多通道压力记录仪安装在壳体内。
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