CN211374916U - 一种膜电极测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及燃料电池检测技术领域，公开了一种膜电极测试装置，包括两个端板、两个集流板、至少两个测试组件和至少一个温控板，测试组件包括沿第一方向并排设置的一个加氢极板和一个加氧极板，加氢极板和加氧极板之间夹持一个待测膜电极，两个端板通过紧固螺杆紧固连接，两个集流板沿第一方向夹设于两个端板之间；温控板夹设于两个端板之间，用于调节温度；各测试组件沿第一方向并排夹设于两个集流板之间，以同步测试各测试组件中的待测膜电极。其优点在于：结构简单，拆装方便且可以一次测试至少两个待测膜电极，简化了操作，减少了反复拆装造成的误差，提高了测试效率，且通过温控板调节温度，无需放入环境仓内来调整温度，使用方便。

Description

一种膜电极测试装置

技术领域

本实用新型涉及燃料电池检测技术领域，尤其涉及一种膜电极测试装置。

背景技术

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。其中，膜电极对应燃料电池的性能具有很大影响，是触发电化学反应的关键部件，膜电极的性能测试是燃料电池研发过程中必不可少的环节。

现有技术中，膜电极测试装置主要用于测试膜电极的各项性能。但是，在进行膜电极测试时，目前的膜电极测试装置只能进行单片膜电极测试，无法同时对两片以上的膜电极进行同条件下的性能测试。测试人员在进行测试时，需要对各个膜电极逐个进行性能测试，即测完一个膜电极后，需将其拆下，更换下一个膜电极。反复的拆装膜电极测试装置，一方面存在装卸麻烦，使得整个测试操作繁琐，费时费力的问题；另一方面，特别是当需要对多个膜电极进行温度因素单一变量试验时，由于膜电极测试装置只能进行单片膜测试，因此需要测试人员每次重新更换完新的膜电极后，精准的把控膜电极测试装置的测试温度。但反复的拆装调整，难以做到对温度等条件的精确控制，进而无法得到精确的试验数据，且整个膜电极测试装置使用麻烦，工作繁琐费力。

因此，亟需提供一种膜电极测试装置，装卸方便，能够对至少两片以上的膜电极进行同步的膜电极性能测试，简化测试操作，减少测试误差，提高测试效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种膜电极测试装置，装卸方便，能够对至少两片以上的膜电极进行同步的膜电极性能测试，简化测试操作，减少测试误差，提高测试效率，且无需放入环境仓内来调整温度，使用方便。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种膜电极测试装置，包括：

两个端板，两个所述端板相对设置，且通过紧固螺杆紧固连接；

两个集流板，沿第一方向平行且相对地夹设于两个所述端板之间；

至少两个测试组件，所述测试组件包括沿所述第一方向依次并排设置的一个加氢极板和一个加氧极板，所述加氢极板和所述加氧极板之间能够夹持放置一个待测膜电极，各所述测试组件沿所述第一方向并排夹设于两个所述集流板之间，以用于同步测试各所述测试组件中的所述待测膜电极；

至少一个温控板，夹设于两个所述端板之间，用于调节测试温度。

可选地，所述集流板与相邻的所述测试组件之间、以及相邻的两个所述测试组件之间分别夹设有一个所述温控板。

可选地，紧靠所述加氧极板位置的所述温控板与所述加氧极板一体成型设置为一体式极板。

可选地，所述温控板的板面上开设有温控流道槽，所述温控板的开设有所述温控流道槽的板面能够压靠于所述加氢极板或所述加氧极板的板面上，以形成用于输送温控液体的温控流道。

可选地，所述温控板的开设有所述温控流道槽的板面上设置有橡胶密封垫，所述橡胶密封垫环设于所述温控流道槽的周围，所述橡胶密封垫用于密封所述温控流道。

可选地，端的进液口和连通所述温控流道的另一端的出液口，所述进液口用于连通温控装置的出液管。

可选地，所述加氢极板的压靠于所述待测膜电极的一侧的板面上开设有用于输送氢气的加氢流道槽；

所述加氧极板的压靠于所述待测膜电极的另一侧的板面上开设有用于输送空气的加氧流道槽。

可选地，所述加氢极板的开设有所述加氢流道槽的板面上设置有氢气密封圈，所述氢气密封圈环设于所述加氢流道槽的周围，所述氢气密封圈被配置为能压靠于所述待测膜电极的一侧面上，以密封氢气；

所述加氧极板的开设有所述加氧流道槽的板面上设置有氧气密封圈，所述氧气密封圈环设于所述加氧流道槽的周围，所述氧气密封圈被配置为能压靠于所述待测膜电极的另一侧面上，以密封空气。

可选地，所述加氢极板上还开设有连通所述加氢流道槽的一端的第一入口和连通所述加氢流道槽的另一端的第一出口，所述第一入口用于连通加氢装置；

所述加氧极板上还开设有连通所述加氧流道槽的一端的第二入口和连通所述加氧流道槽的另一端的第二出口，所述第二入口用于连通加氧装置。

可选地，两个所述端板的四角位置、两个所述集流板的四角位置、各所述测试组件的所述加氢极板的四角位置以及各所述测试组件的所述加氧极板的四角位置分别设置有用于定位的定位孔。

本实用新型的有益效果在于：

相比现有的单片膜电极测试装置，本实用新型的膜电极测试装置的两个端板通过紧固螺杆紧固连接，结构简单，拆装方便，且两个端板之间夹设有至少两个测试组件，每个测试组件能够测试一个膜电极，进而实现可以一次同步测试至少两个待测膜电极，简化了测试操作，减少了因反复拆装调试膜电极测试装置而产生的测试误差，提高了测试效率。同时，通过温控板实现膜对电极测试装置的测试温度调节，无需放入环境仓内进行温度调整，使用方便简单。

附图说明

图1是本实用新型提供的膜电极测试装置的拆解结构示意图；

图2是本实用新型提供的加氢极板的开设有加氢流道槽的侧面方向的结构示意图；

图3是本实用新型提供的加氢极板的未开设有加氢流道槽的侧面方向的结构示意图；

图4是本实用新型提供的一体式极板的开设有温控通槽的侧面方向的结构示意图；

图5是本实用新型提供的一体式极板的开设有加氧流道槽的侧面方向的结构示意图；

图6是本实用新型提供的温控板的开设有温控流道槽的侧面方向的结构示意图；

图7是本实用新型提供的温控板的未开设有温控流道槽的侧面方向的结构示意图。

图中：

X-第一方向；100-待测膜电极；

1-端板；2-紧固螺杆；3-集流板；4-加氢极板；41-加氢流道槽；411-第一入口；412-第一出口；42-氢气密封圈；5-一体式极板；50-出液口；51-加氧流道槽；52-氧气密封圈；53-进液口；54-进氢口；55-进空气口；56-进氢连通口；57-出氢连通孔；58-温控通槽；59-出空气口；510-出氢口；511-第二入口；512-第二出口；6-温控板；61-温控流道槽；62-入液口；63-加氢口；64-加氢连通口；65-排氢连通口；7-端部石墨板。

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。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1所示，本实施例提出的一种膜电极测试装置，主要用于同步对多片膜电极进行膜电极性能测试，X方向表示第一方向。膜电极测试装置包括两个端板1、紧固螺杆2、两个集流板3、两个测试组件和温控板6。测试组件包括沿第一方向依次并排设置的一个加氢极板4和一个加氧极板。集流板3与相邻的测试组件之间、以及相邻的两个测试组件之间分别夹设有一个温控板6，温控板6夹设于两个端板1之间，温控板6用于调节加氢极板4和加氧极板的温度。本实施例中，紧靠加氧极板位置的温控板6与加氧极板一体成型设置为一体式极板5，一体式极板5共有两个。在其它实施例中，紧靠加氧极板位置的温控板6与加氧极板也可以分体设置，本实施例将两者一体设置，结构简单，减少了零件数量，有利于降低设计成本，且更方便装卸。而在本实施例中，端板1为绝缘板，端板1的外轮廓呈工字形，便于被夹持固定，集流板3为铜板，而温控板6、一体式极板5和加氢极板4均为石墨材质。其中，两个端板1沿第一方向相对设置且通过紧固螺杆2螺栓紧固连接，进而实现对各个零部件以及待测膜电极100的夹装，其体积小巧、结构简单且拆卸方便，整个膜电极测试装置便于搬运移动，可以放到环境仓内进行低温特性试验。而两个集流板3则沿第一方向平行且相对地夹设于两个端板1之间，集流板3用于电连接外部负载形成闭合电路。而每个测试组件中的加氢极板4和加氧极板之间分别能够夹持放置一个待测膜电极100，各测试组件则沿第一方向并排夹设于两个集流板3之间，以用于同步测试各测试组件中的待测膜电极100。本实施例中，加氧极板和相邻的温控板6一体成型为一体式极板5，故待测膜电极100夹装于加氢极板4和一体式极板5之间。

本实施例提供的膜电极测试装置，针对膜电极性能测试而设计，其体积小巧，两个端板1通过紧固螺杆2螺栓紧固连接，结构简单，拆装方便，且其设有两组测试组件，实际对各测试组件中的膜电极进行性能测试时，两个集流板3电连接外部负载形成闭合电路，然后测试人员只需再将性能测试工具的两极依次对应夹紧在待测膜电极100两侧的加氢极板4和一体式极板5上，以监测对应的一个待测膜电极100的性能，因而可以一次同步对两个待测膜电极100进行膜电极性能测试，简化了测试操作，减少了因反复拆装调试膜电极测试装置而产生的测试误差，提高了测试效率。同时，其通过温控板6以及一体式极板5可以实现对单片膜电极测试装置的温度调节，进而无需放入环境仓内进行温度调整，使用方便简单。

在其它实施例中，测试组件的数量也可以是三个、四个或者更多个，进而可以同步对三个以上的膜电极进行装配和性能测试，进而能够减少反复拆装膜电极测试装置，避免操作误差，使用更加简单方便。

此外，如图1所示，本实施例中，两个端板1的四角位置、两个集流板3的四角位置、各测试组件的加氢极板4的四角位置以及各测试组件的加氧极板的四角位置(即本实施例中的一体式极板5的四角位置)分别设置有用于定位的定位孔。测试时，定位孔中通过穿设定位杆，实现对各个零部件的准确定位。

如图1-3所示，待测膜电极100是氢气与空气中的氧气进行化学反应的产所，待测膜电极100由质子交换膜、催化层和气体扩散层组成。加氢极板4用于压靠于待测膜电极100的质子交换膜一侧，并为其提供氢气。如图2-3所示，加氢极板4的压靠于待测膜电极100的一侧的板面上开设有用于输送氢气的加氢流道槽41。加氢极板4上还开设有连通加氢流道槽41的一端的第一入口411，以及连通加氢流道槽41的另一端的第一出口412，第一入口411用于连通加氢装置，加氢装置用于源源不断的提供氢气。

进一步地，如图2所示，加氢极板4的开设有加氢流道槽41的板面上设置有氢气密封圈42，氢气密封圈42环设于加氢流道槽41的周围，氢气密封圈42能压靠于待测膜电极100的一侧面上，以密封氢气，进而提高气密性，且密封方式简单，无需粘接密封处理，节省工序和制造成本。

具体而言，如图3所示，在本实施例中，加氢极板4未开设加氢流道槽41的侧面为平滑的光板结构，第一入口411和第一出口412分别贯穿加氢极板4，为了和外部的管路连接。如图1所示，本实施例中的两个加氢极板4中，其中一个加氢极板4的光板侧压靠于位于端部位置的温控板6上，另一个加氢极板4的光板侧压靠于与其相邻的一体式极板5上。对于压靠于一体式极板5的侧面上的加氢极板4而言，如图3-5所示，一体式极板5的侧部位置开设有进氢口54，且一体式极板5的压靠加氢极板4的光板侧的板面上开设有进氢连通口56，进氢口54和进氢连通口56相连通，同时，一体式极板5的另一侧部位置还开设有出氢口510，对应的一体式极板5的压靠加氢极板4的光板侧的板面上开设有出氢连通孔57，出氢连通孔57和出氢口510相连通。如图3-4所示，当加氢极板4的光板侧对应的压靠于与其相邻的一体式极板5上时，加氢极板4的第一入口411与一体式极板5的进氢连通口56相连通，加氢极板4的第一出口412则与一体式极板5的出氢连通孔57连通，而进氢口54和进氢连通口56相连通，进氢口54则可以直接插接外部的加氢装置，通过加氢装置实现加氢。

同理，对于压靠于位于端部位置的温控板6的加氢极板4而言，如图4和图6所示，温控板6的侧部位置开设有加氢口63，温控板6的压靠于相邻的加氢极板4的光板侧的板面上开设有加氢连通口64，加氢口63和加氢连通口64相连通。同时，温控板6的另一侧部位置还开设有排氢口(图中未示出)，对应的温控板6的压靠于相邻的加氢极板4的光板侧的板面上开设有排氢连通口65，排氢口和排氢连通口65相连通。如图4和图6所示，当加氢极板4的光板侧压靠于与其相邻的温控板6上时，加氢极板4的第一入口411与温控板6的加氢连通口64连通，加氢极板4的第一出口412与温控板6的排氢连通口65连通，而加氢口63和加氢连通口64相连通，加氢口63则可以直接插接外部的加氢装置，实现加氢。

除了加氢极板4外，待测膜电极100的另一侧还需要加氧极板来为待测膜电极100的另一侧提供氧气。其中，本实施例中，加氧极板与相邻的温控板6进行了一体式设置为一体式极板5，其减少了膜电极测试装置的零件数量，进而更加便于拆装使用。

而为了实现为待测膜电极100的另一侧提供氧气。如图1和图5所示，一体式极板5的压靠于待测膜电极100的另一侧的板面上开设有用于输送空气的加氧流道槽51。此外，如图4和图5所示，一体式极板5上还开设有连通加氧流道槽51的一端的第二入口511和连通加氧流道槽51的另一端的第二出口512，第二入口511用于连通加氧装置。具体而言，一体式极板5的侧部位置开设有与第二入口511相邻通的进空气口55，以及和第二出口512相连通的出空气口59，进空气口55可以直接连接外部的进加氧装置，通过加氧装置将空气通过进空气口55输送到第二入口511进而顺着加氧流道槽51流通扩散到对应的待测膜电极100的表面，实现加氧。

进一步地，为了提高密封性，如图5所示，一体式极板5的开设有加氧流道槽51的板面上设置有氧气密封圈52，氧气密封圈52环设于加氧流道槽51的周围，氧气密封圈52能压靠于待测膜电极100的另一侧面上，以密封空气，进而提高气密性，且密封方式简单。

本实施例的温控板6不仅仅只是简单对膜电极测试装置进行制冷使用，而是为了将膜电极测试装置加热到膜电极测试所需的测试温度。而为了实现测试过程中能够加热整个膜电极测试装置，并将温度控制在设定温度。如图4和图6所示，本实施例中，温控板6的板面上开设有温控流道槽61，温控板6的开设有温控流道槽61的板面能够压靠于加氢极板4或加氧极板的板面上，以形成用于输送温控液体的温控流道。如图1所示，本实施例中，温控板6的开设有温控流道槽61的板面则是压靠在相邻的加氢极板4的板面上，以形成用于输送温控液体的温控流道，温控流道呈蛇形管状，能够均匀的加热或者制冷各个位置。

具体而言，如图6-7所示，温控板6的侧部位置开设有与温控流道槽61的一端连通的入液口62，温控板6的另一相对的侧部位置开设有与温控流道槽61的另一端连通的出液口(图中未示出)。温控流道通过温控板6的侧部位置开设的入液口62用于连通外部的温控装置(图中未示出)，通过温控装置输送温控水，实现加热或者冷却膜电极测试装置，使得膜电极测试装置整体的温度维持在设定温度上。具体而言，温控装置可以包括用于提供不同温度的加热液体的加热水箱(图中未示出)和用于提供不同温度的制冷液体的制冷水箱(图中未示出)，进而可以通过加热水箱和制冷水箱输送设定温度的温控液，以调整膜电极测试装置的测试温度，加热水箱和制冷水箱采用现有技术的结构简单实用的普遍装置即可。

同理，如图4-5所示，一体式极板5上开设有与温控板6的板面的温控流道槽61相同结构的呈蛇形弯曲状的温控通槽58，一体式极板5的侧部位置开设有连通温控通槽58的一端的进液口53，一体式极板5的另一侧部开设有连通温控通槽58的另一端的出液口50。其中，进液口53也用于连通温控装置，进而实现向温控通槽58注入用于加热或冷却的温控水，实现对膜电极测试装置的温度调控，具体结构不再赘述。

此外，在其它实施例中，也可以使用液态油作为温控液体进行加热或者制冷，不同液体的冰点和沸点不同，采用不同种类的温控液可以获得不同的温控范围，进而满足测试温度控制需求。

此外，本实施例的温控板6通过通入温控液来调节测试温度，在其他实施例中，温控板6也可以采用电加热板或制冷板等来实现温度控制。

而本实施例中，沿第一方向排布的第二个一体式极板5位于紧靠端板1的端部位置，为了避免沿第一方向排布的第二个一体式极板5的开设有温控通槽58的板面直接抵靠于紧靠的集流板3上。如图1所示，本实施例中，沿第一方向排布的第二个一体式极板5和紧靠的集流板3之间还夹设有端部石墨板7，沿第一方向排布的第二个一体式极板5的开设有温控通槽58的板面抵靠与端部石墨板7上，以使温控通槽58形成密封的温控流道。

本实施例中，温控板6以及两个一体式极板5均和温控装置相连通，进而均流通有加热或者制冷膜电极测试装置的温控水，使得膜电极测试装置的各个零部件能够快速的调控到测试需要的温度，且使得膜电极测试装置的各个位置的温度的控制更加均匀一致，进而有利于提高测试的准确性。

而为了提高温控流道的密封性，避免漏水，如图1和图6所示，温控板6的开设有温控流道槽61的板面上设置有橡胶密封垫(图中未示出)，橡胶密封垫环设于温控流道槽61的周围，橡胶密封垫能压靠于加氢极板4或加氧极板的板面上，以密封温控流道。本实施例中，温控板6的设有温控流道槽61的板面上的橡胶密封垫压靠于相邻的加氢极板4的板面上，以密封温控流道。同理，如图1和4所示，一体式极板5的开设有温控通槽58的板面上也设置有橡胶密封垫，进而起到密封防止漏水的作用。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种膜电极测试装置，其特征在于，包括：

两个端板(1)，两个所述端板(1)相对设置，且通过紧固螺杆(2)紧固连接；

两个集流板(3)，沿第一方向平行且相对地夹设于两个所述端板(1)之间；

至少两个测试组件，所述测试组件包括沿所述第一方向依次并排设置的一个加氢极板(4)和一个加氧极板，所述加氢极板(4)和所述加氧极板之间能够夹持放置一个待测膜电极(100)，各所述测试组件沿所述第一方向并排夹设于两个所述集流板(3)之间，以用于同步测试各所述测试组件中的所述待测膜电极(100)；

至少一个温控板(6)，夹设于两个所述端板(1)之间，用于调节测试温度。

2.如权利要求1所述的膜电极测试装置，其特征在于，所述集流板(3)与相邻的所述测试组件之间、以及相邻的两个所述测试组件之间分别夹设有一个所述温控板(6)。

3.如权利要求2所述的膜电极测试装置，其特征在于，紧靠所述加氧极板位置的所述温控板(6)与所述加氧极板一体成型设置为一体式极板(5)。

4.如权利要求1所述的膜电极测试装置，其特征在于，所述温控板(6)的板面上开设有温控流道槽(61)，所述温控板(6)的开设有所述温控流道槽(61)的板面能够压靠于所述加氢极板(4)或所述加氧极板的板面上，以形成用于输送温控液体的温控流道。

5.如权利要求4所述的膜电极测试装置，其特征在于，所述温控板(6)的开设有所述温控流道槽(61)的板面上设置有橡胶密封垫，所述橡胶密封垫环设于所述温控流道槽(61)的周围，所述橡胶密封垫用于密封所述温控流道。

6.如权利要求4所述的膜电极测试装置，其特征在于，所述温控流道呈蛇形管状，所述温控板(6)上还开设有连通所述温控流道的一端的入液口(62)和连通所述温控流道的另一端的出液口，所述入液口(62)用于连通温控装置的出液管。

7.如权利要求1所述的膜电极测试装置，其特征在于，

所述加氢极板(4)的压靠于所述待测膜电极(100)的一侧的板面上开设有用于输送氢气的加氢流道槽(41)；

所述加氧极板的压靠于所述待测膜电极(100)的另一侧的板面上开设有用于输送空气的加氧流道槽(51)。

8.如权利要求7所述的膜电极测试装置，其特征在于，

所述加氢极板(4)的开设有所述加氢流道槽(41)的板面上设置有氢气密封圈(42)，所述氢气密封圈(42)环设于所述加氢流道槽(41)的周围，所述氢气密封圈(42)被配置为能压靠于所述待测膜电极(100)的一侧面上，以密封氢气；

所述加氧极板的开设有所述加氧流道槽(51)的板面上设置有氧气密封圈(52)，所述氧气密封圈(52)环设于所述加氧流道槽(51)的周围，所述氧气密封圈(52)被配置为能压靠于所述待测膜电极(100)的另一侧面上，以密封空气。

9.如权利要求7所述的膜电极测试装置，其特征在于，

所述加氢极板(4)上还开设有连通所述加氢流道槽(41)的一端的第一入口(411)和连通所述加氢流道槽(41)的另一端的第一出口(412)，所述第一入口(411)用于连通加氢装置；

所述加氧极板上还开设有连通所述加氧流道槽(51)的一端的第二入口(511)和连通所述加氧流道槽(51)的另一端的第二出口(512)，所述第二入口(511)用于连通加氧装置。

10.如权利要求1所述的膜电极测试装置，其特征在于，两个所述端板(1)的四角位置、两个所述集流板(3)的四角位置、各所述测试组件的所述加氢极板(4)的四角位置以及各所述测试组件的所述加氧极板的四角位置分别设置有用于定位的定位孔。

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