CN211318290U - 一种膜电极测试夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种膜电极测试夹具，其属于燃料电池测试技术领域，包括第一极板、第二极板和冷却组件，冷却组件包括依次层叠设置的冷却板和承压板，冷却板具有进液口、第一液体通道、出液口及第二液体通道，第一极板的另一侧和第二极板远离第一极板的一侧均具有环形液体通道，环形液体通道分别与第一液体通道和第二液体通道连通，第一极板的一侧和第二极板靠近第一极板的一侧均具有环形气体通道，位于环形液体通道内的液体与位于环形气体通道内的气体能进行热量交换。本实用新型通过设置冷却板和位于第一极板和第二极板上的环形液体通道，使得通过冷却板向环形液体通道提供的液体的温度也能够被精确的控制，提高了膜电极测试夹具的控温效果。

Description

一种膜电极测试夹具

技术领域

本实用新型涉及燃料电池测试技术领域，尤其涉及一种膜电极测试夹具。

背景技术

质子交换膜燃料电池具有高能效、启动快、零排放、低噪声、可长时间持续工作等特点。而膜电极是质子交换膜燃料电池的核心组件，因此，对膜电极的测试尤为重要。

现有技术中，在对膜电极进行测试时，通常采用测试夹具夹持膜电极。具体地，该测试夹具通常包括层叠设置的上承压板、上集流板、上极板、膜电极、下极板、下集流板、下承压板及插设在上极板和下极板中的加热棒。该加热棒用于在对膜电极测试的过程中，控制膜电极的反应温度。

但是，加热棒只能进行主动升温操作，且升温速率较快，使得测试夹具经常会出现升温幅度较大而超过要求温度的情况，导致现有技术中的测试夹具的控温效果较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种膜电极测试夹具，通过设置冷却板和位于第一极板和第二极板上的环形液体通道，使得通过冷却板向环形液体通道提供的液体的温度也能够被精确的控制，提高了膜电极测试夹具的控温效果。

如上构思，本实用新型所采用的技术方案是：

一种膜电极测试夹具，包括：

第一极板；

第二极板，位于所述第一极板的一侧；

冷却组件，设置有两组，其中一组所述冷却组件位于所述第一极板的另一侧，另一组所述冷却组件位于所述第二极板远离第一极板的一侧；

所述冷却组件包括依次层叠设置的冷却板和承压板，所述冷却板具有进液口、与所述进液口连通的第一液体通道、出液口及与所述出液口连通的第二液体通道，所述第一极板的另一侧和所述第二极板远离所述第一极板的一侧均具有环形液体通道，所述环形液体通道分别与所述第一液体通道和所述第二液体通道连通，所述第一极板的一侧和所述第二极板靠近第一极板的一侧均具有环形气体通道，位于所述环形液体通道内的液体与位于所述环形气体通道内的气体能进行热量交换。

作为优选，所述冷却板远离所述承压板的一侧具有凸起结构，所述第一液体通道的出口及所述第二液体通道的入口位于所述凸起结构上。

作为优选，还包括位于所述冷却板和目标极板之间的集流板，所述集流板上具有镂空，所述镂空的形状与所述凸起结构的形状相同，且所述镂空的面积与所述凸起结构的面积相等，所述目标极板为所述第一极板或所述第二极板。

作为优选，所述凸起结构在层叠方向上的长度与所述集流板的厚度相等。

作为优选，所述第一极板的一侧及所述第二极板远离所述第一极板的一侧具有围绕所述环形液体通道设置的液体密封胶道，所述第一极板的另一侧及所述第二极板靠近所述第一极板的一侧具有围绕所述环形气体通道设置的气体密封胶道，所述液体密封胶道和所述气体密封胶道内均填充有密封胶条。

作为优选，所述第一极板和所述第二极板的侧面具有热电偶插口，且所述热电偶插口的深度大于所述侧面与目标极板的几何中心的距离，所述目标极板为第一极板或第二极板。

作为优选，所述第一极板和所述第二极板的厚度范围均为8～12毫米，所述环形液体通道和所述环形气体通道的深度范围均为0.4～1毫米。

作为优选，所述第一极板的拐角部分具有第一定位孔，所述第二极板的拐角部分具有第二定位孔，所述冷却组件的拐角部分具有第三定位孔，所述膜电极测试夹具还包括定位销，所述定位销同时位于所述第一定位孔、所述第二定位孔和所述第三定位孔内，以对所述第一极板、所述第二极板和所述冷却组件定位。

作为优选，所述第一极板、所述第二极板和所述冷却板的材料均为导电的石墨，所述集流板的材料为金属或表面镀有金属的板材，所述承压板的材料为绝缘材料。

作为优选，所述环形液体通道包括沿第一方向依次间隔且平行设置的第一通道、第二通道、第三通道、第四通道和第五通道，该第一通道的一端与所述第一液体通道连通，所述第一通道的另一端通过第六通道与所述第四通道的一端连通，所述第四通道的另一端通过第七通道与所述第三通道的一端连通，所述第三通道的另一端通过第八通道与所述第二通道的一端连通，所述第二通道的另一端通过第九通道与所述第五通道的一端连接，所述第五通道的另一端与所述第二液体通道连通，所述第一方向为所述第一极板的一端指向所述第一极板的另一端的方向。

本实用新型的有益效果至少包括：

本实用新型提供的膜电极测试夹具中，通过设置冷却板和位于第一极板和第二极板上的环形液体通道，使得环形液体通道能够将第一极板和第二极板产生的热量带走，或者能够向第一极板和第二极板提供所需的热量，由于向冷却板提供的液体的温度能够被精确的控制，使得通过冷却板向环形液体通道提供的液体的温度也能够被精确的控制，进而能够精确地控制第一极板和第二极板的温度，从而能够精确地控制膜电极内部反映的温度，提高了膜电极测试夹具的控温效果。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的膜电极测试夹具的主视图；

图2是本实用新型实施例提供的膜电极测试夹具的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的膜电极测试夹具的分解示意图一；

图4是本实用新型实施例提供的膜电极测试夹具的分解示意图二；

图5是本实用新型实施例提供的膜电极测试夹具的分解示意图三；

图6是本实用新型实施例提供的膜电极测试夹具的分解示意图四；

图7是本实用新型实施例提供的环形液体通道的结构示意图。

图中：

10、第一极板；20、第二极板；30、冷却板；31、上冷却板；311、上凸起结构；32、下冷却板；321、下凸起结构；40、承压板；41、上承压板；42、下承压板；50、进液口；60、出液口；70、环形液体通道；71、第一通道；72、第二通道；73、第三通道；74、第四通道；75、第五通道；76、第六通道；77、第七通道；78、第八通道；79、第九通道；80、环形气体通道；90、集流板； 91、上集流板；92、下集流板；

101、第一定位孔；102、第二定位孔；103、第三定位孔；110、液体密封胶道；120、气体密封胶道；130、热电偶插口；140、进气口；150、出气口； 501、第一液体通道；502、第二液体通道。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实施例提供了一种膜电极测试夹具，如图1至图7所示，该膜电极测试夹具包括第一极板10、第二极板20、冷却组件和集流板90。

其中，第二极板20位于第一极板10的一侧；冷却组件，设置有两组，其中一组冷却组件位于第一极板10的另一侧，另一组冷却组件位于第二极板20 远离第一极板10的一侧。

其中，该冷却组件包括依次层叠设置的冷却板30和承压板40。冷却板30 具有进液口50、与该进液口50连通的第一液体通道501、出液口60及与该出液口60连通的第二液体通道502。第一极板10的另一侧和第二极板20远离第一极板10的一侧均具有环形液体通道70，且该环形液体通道70分别与第一液体通道501和第二液体通道502连通。第一极板10的一侧和第二极板20靠近第一极板10的一侧均具有环形气体通道80。并且，位于环形液体通道70内的液体与位于环形气体通道80内的气体能进行热量交换。

本实施例提供的膜电极测试夹具中，包括冷却板30和位于第一极板10和第二极板20上的环形液体通道70，使得环形液体通道70能够将第一极板10和第二极板20产生的热量带走，或者能够向第一极板10和第二极板20提供所需的热量，由于向冷却板30提供的液体的温度能够被精确的控制，使得通过冷却板30向环形液体通道70提供的液体的温度也能够被精确的控制，进而能够精确地控制第一极板10和第二极板20的温度，从而能够精确地控制膜电极内部反映的温度，提高了膜电极测试夹具的控温效果。

为了便于说明，如图2至图6所示，本实施例将位于第一极板10另一侧的冷却组件中的冷却板30称为上冷却板31，将位于第一极板10另一侧的冷却组件中的承压板40称为上承压板41，将位于第二极板20远离第一极板10的一侧的冷却组件中的承压板40称为下承压板42，将位于第二极板20远离第一极板 10的一侧的冷却组件中的冷却板30称为下冷却板32。

本实施例中，冷却板30远离承压板40的一侧具有凸起结构，第一液体通道501的出口及第二液体通道502的入口位于凸起结构上。

可选地，如图3所示，上冷却板31远离上承压板41的一侧具有第一凸起机构311，上冷却板31中的第一液体通道501的出口和第二液体通道502的入口位于该第一凸起结构311上。如图4所述，下冷却板32远离下承压板42的一侧具有第二凸起结构321，下冷却板32中的第一液体通道501的出口和第二液体通道502的入口位于该第二凸起结构321上。

本实施例中，上述集流板90位于位于冷却板30和目标极板之间，集流板90上具有镂空，镂空的形状与凸起结构的形状相同，且镂空的面积与凸起结构的面积相等，该目标极板为第一极板10或第二极板20。也即是，集流板90上的镂空与冷却板30上的凸起结构相匹配，使得本实施例提供的膜电极测试夹具能够直接通过冷却板30上的凸起机构密封目标极板上的环形液体通道(也即是目标极板上的冷却液体场)，使得集流板90不直接接触环形液体通道上的冷却液体，避免了集流板90直接接触环形液体通道上的冷却液体而被腐蚀的情况，从而避免了集流板90中被腐蚀的金属离子游离在冷却液中，导致冷却液电导率增大的情况。

进一步地，上述凸起结构在层叠方向上的长度与集流板90的厚度相等，使得在凸起结构能够有效密封目标极板上环形液体通道的前提下，膜电极测试夹具整体的长度可以较小，减小了膜电极测试夹具所占据的空间。

如图3和图4所示，膜电极测试夹具具有两个集流板90，为了便于说明，本实施例将位于上冷却板31和第一极板10之间的集流板90称为上集流板91，将位于下冷却板32和第二极板20之间的集流板90称为下集流板92。

可选地，上集流板91与第一极板10之间，采用无缝粘接的形式连接，使得上集流板91能够与第一极板10稳定且直接接触，从而减小了上集流板91与第一极板10之间的界面电阻。类似的，下集流板92与第二极板20之间均采用无缝粘接的形式连接，使得下集流板92与第二极板20也能稳定且直接接触，从而减小了下集流板92与第二极板20之间的界面电阻。上集流板91和下集流板92的端部均具有连接部，该连接部用于与外接电源电连接。

可选地，上冷却板31与上集流板91之间、上冷却板31与上承压板41之间、下冷却板32与下集流板92之间、下冷却板32与下承压板42之间均采用胶粘的方式连接，以使各板之间能够较稳定。

本实施例中，如图5和图6所示，第一极板10的一侧及第二极板20远离第一极板10的一侧均具有围绕上述环形液体通道70设置的液体密封胶道110，并且，第一极板10的另一侧及第二极板20靠近第一极板10的一侧均具有围绕环形气体通道80设置的气体密封胶道120，且该液体密封胶道110和该气体密封胶道120内均填充有密封胶条，以防止环形液体通道70内的液体和环形气体通道80内的气体泄漏。可选地，液体密封胶道110和该气体密封胶道120内的密封胶条具有粘弹性和耐腐蚀性，且密封胶条的密封效果较好。

本实施例中，第一极板10和第二极板20的侧面均具有用于插放热电偶的热电偶插口130，且热电偶插口130的深度大于该热电偶插口130所在的侧面与目标极板的几何中心的距离，该目标极板为第一极板10或第二极板20。其中，第一极板10的侧面是指第一极板10的表面中与第一极板10一侧的表面垂直的表面，也即是，第一极板10的侧面是指第一极板10的表面中面积较小的表面。第二极板20的侧面是指第二极板20的表面中与第二极板20一侧的表面垂直的表面，也即是，第二极板20的侧面是指第二极板20的表面中面积较小的表面。

进一步地，如图1所示，第一极板10和第二极板20的侧面还设有进气口 140和出气口150。该进气口140和出气口150均与环形气体通道80连通。

可选地，本实施例中第一极板10和第二极板20的厚度可以根据实际需要进行确定。优选地，本实施例中的第一极板10和第二极板20的厚度范围均为 8～12毫米，环形液体通道70和环形气体通道80的深度范围均为0.4毫米～1毫米。

进一步地，第一极板10、第二极板20和冷却板30的材料均为导电的石墨，集流板90的材料为金属或表面镀有金属的板材，承压板40的材料为绝缘材料。

本实施例中，如图5或图6所示，第一极板10的拐角部分具有第一定位孔101，第二极板20的拐角部分具有第二定位孔101，冷却组件的拐角部分具有第三定位孔103，膜电极测试夹具还包括定位销(未示出)，该定位销同时位于第一定位孔101、第二定位孔102和第三定位孔103内，以对第一极板10、第二极板20和冷却组件定位，使得第一极板10、第二极板20和冷却组件能够快速的配合安装。

本实施例中的环形液体通道70的形状可以根据实际需要进行布置。本实施例提供一种环形液体通道70的布置方式，如图7所示，该环形液体通道70包括沿第一方向依次间隔且平行设置的第一通道71、第二通道72、第三通道73、第四通道74和第五通道75。该第一通道71的一端与第一液体通道501连通，第一通道71的另一端通过第六通道76与第四通道74的一端连通，第四通道74 的另一端通过第七通道77与第三通道73的一端连通，第三通道73的另一端通过第八通道78与第二通道72的一端连通，第二通道72的另一端通过第九通道79与第五通道75的一端连接，第五通道75的另一端与第二液体通道502连通，该第一方向为第一极板10的一端指向第一极板10的另一端的方向。当环形液体通道70为上述布置方式时，使得第一极板10和第二极板20能够均匀冷却，进一步提高了膜电极测试夹具的冷却效果。

在使用本实施例提供的膜电极测试夹具之前，先将下承压板42通过第三定位孔103穿在定位销上，然后将上冷却板31、上集流板91和第一极板10依次叠放并用胶粘接为第一固定件，将下冷却板32、下集流板92和第二极板20依次叠放并用胶粘接为第二固定件，之后将第二固定件放置在下承压板42上，使下冷却板32与下承压板42接触，接下来将待测膜电极放置在第二极板20上，并将第一固定件放置在待测膜电极上，使得待测膜电极位于第一极板10和第二极板20之间，最后放入上承压板41，并将组合完毕的膜电极测试夹具通过实验室的压紧装置完成锁固，以进行试验测试。

在使用本实施例提供的膜电极测试夹具时，将进液口50和出液口60均与外接的液体源连接，将进气口140和出气口150均与外接的气源连接，然后根据热电偶的示数，控制向第一极板10和第二极板20提供的液体的温度，从而精确的控制膜电极的反应温度。

以上实施方式只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施方式限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种膜电极测试夹具，其特征在于，包括：

第一极板(10)；

第二极板(20)，位于所述第一极板(10)的一侧；

冷却组件，设置有两组，其中一组所述冷却组件位于所述第一极板(10)的另一侧，另一组所述冷却组件位于所述第二极板(20)远离第一极板(10)的一侧；

所述冷却组件包括依次层叠设置的冷却板(30)和承压板(40)，所述冷却板(30)具有进液口(50)、与所述进液口(50)连通的第一液体通道、出液口(60)及与所述出液口(60)连通的第二液体通道，所述第一极板(10)的另一侧和所述第二极板(20)远离所述第一极板(10)的一侧均具有环形液体通道(70)，所述环形液体通道(70)分别与所述第一液体通道和所述第二液体通道连通，所述第一极板(10)的一侧和所述第二极板(20)靠近第一极板(10)的一侧均具有环形气体通道(80)，位于所述环形液体通道(70)内的液体与位于所述环形气体通道(80)内的气体能进行热量交换。

2.根据权利要求1所述的膜电极测试夹具，其特征在于，所述冷却板(30)远离所述承压板(40)的一侧具有凸起结构，所述第一液体通道的出口及所述第二液体通道的入口位于所述凸起结构上。

3.根据权利要求2所述的膜电极测试夹具，其特征在于，还包括位于所述冷却板(30)和目标极板之间的集流板(90)，所述集流板(90)上具有镂空，所述镂空的形状与所述凸起结构的形状相同，且所述镂空的面积与所述凸起结构的面积相等，所述目标极板为所述第一极板(10)或所述第二极板(20)。

4.根据权利要求3所述的膜电极测试夹具，其特征在于，所述凸起结构在层叠方向上的长度与所述集流板(90)的厚度相等。

5.根据权利要求1-4任一所述的膜电极测试夹具，其特征在于，所述第一极板(10)的一侧及所述第二极板(20)远离所述第一极板(10)的一侧具有围绕所述环形液体通道(70)设置的液体密封胶道，所述第一极板(10)的另一侧及所述第二极板(20)靠近所述第一极板(10)的一侧具有围绕所述环形气体通道(80)设置的气体密封胶道，所述液体密封胶道和所述气体密封胶道内均填充有密封胶条。

6.根据权利要求1-4任一所述的膜电极测试夹具，其特征在于，所述第一极板(10)和所述第二极板(20)的侧面具有热电偶插口，且所述热电偶插口的深度大于所述侧面与目标极板的几何中心的距离，所述目标极板为第一极板(10)或第二极板(20)。

7.根据权利要求1-4任一所述的膜电极测试夹具，其特征在于，所述第一极板(10)和所述第二极板(20)的厚度范围均为8～12毫米，所述环形液体通道(70)和所述环形气体通道(80)的深度范围均为0.4～1毫米。

8.根据权利要求1-4任一所述的膜电极测试夹具，其特征在于，所述第一极板(10)的拐角部分具有第一定位孔，所述第二极板(20)的拐角部分具有第二定位孔，所述冷却组件的拐角部分具有第三定位孔，所述膜电极测试夹具还包括定位销，所述定位销同时位于所述第一定位孔、所述第二定位孔和所述第三定位孔内，以对所述第一极板(10)、所述第二极板(20)和所述冷却组件定位。

9.根据权利要求3或4所述的膜电极测试夹具，其特征在于，所述第一极板(10)、所述第二极板(20)和所述冷却板(30)的材料均为导电的石墨，所述集流板(90)的材料为金属或表面镀有金属的板材，所述承压板(40)的材料为绝缘材料。

10.根据权利要求1-4任一所述的膜电极测试夹具，其特征在于，所述环形液体通道(70)包括沿第一方向依次间隔且平行设置的第一通道、第二通道、第三通道、第四通道和第五通道，该第一通道的一端与所述第一液体通道连通，所述第一通道的另一端通过第六通道与所述第四通道的一端连通，所述第四通道的另一端通过第七通道与所述第三通道的一端连通，所述第三通道的另一端通过第八通道与所述第二通道的一端连通，所述第二通道的另一端通过第九通道与所述第五通道的一端连接，所述第五通道的另一端与所述第二液体通道连通，所述第一方向为所述第一极板(10)的一端指向所述第一极板(10)的另一端的方向。

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