CN215180326U - 用于燃料电池膜电极性能测试的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于燃料电池膜电极性能测试的装置，包括：测试夹具、风扇、压机、控制器、上位机、温度传感器；所述测试夹具包括左半部和右半部；测试夹具的左半部和右半部中间用于密封压紧待测的膜电极；所述压机用于从测试夹具两侧对测试夹具提供压紧力；所述温度传感器安装在测试夹具上；所述测试夹具能够对待测的膜电极进行加热，所述风扇用于向测试夹具提供散热所需的风力；所述测试夹具、风扇、压机和温度传感器分别连接控制器，控制器连接上位机。本实用新型能够精确控制测试温度。

Description

用于燃料电池膜电极性能测试的装置

技术领域

本实用新型涉及燃料电池膜电极测试技术领域，尤其是一种用于燃料电池膜电极性能测试的装置。

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。目前燃料电池在新能源汽车的应用不断扩大，燃料电池的研发更趋向高效率、高精密的方向发展。

膜电极（Membrane electrode assembly, MEA）是质子交换膜燃料电池的核心部件，它主要由质子交换膜、催化剂层、气体扩散层三个部分组成。为研究三个组成部分对MEA的影响，需要进行大量的对比测试试验。

测试的原理主要是分别提供经过计量且加湿后氢气和空气，在一定的压力下进行测试，分析化学能转化为电能的极化曲线等数据。

一般将MEA封装在测试夹具中，夹具本身提供进气孔和流通气道、温度测量孔和预热模块。测试台负责提供稳定压力和流量的标准氢气和空气，对于测试夹具的温度采取间歇性供电加热棒等方式控制，而燃料电池本身在化学反应过程中释放热量后，实际温控就会不稳，影响测量精度。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种用于燃料电池膜电极性能测试的装置，能够精确控制测试温度。

为实现以上技术目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种用于燃料电池膜电极性能测试的装置，包括：测试夹具、风扇、压机、控制器、上位机、温度传感器；

所述测试夹具包括左半部和右半部；测试夹具的左半部和右半部中间用于密封压紧待测的膜电极；所述压机用于从测试夹具两侧对测试夹具提供压紧力；所述温度传感器安装在测试夹具上；所述测试夹具能够对待测的膜电极进行加热，所述风扇用于向测试夹具提供散热所需的风力；所述测试夹具、风扇、压机和温度传感器分别连接控制器，控制器连接上位机。

进一步地，所述测试夹具的左半部和右半部结构相同左右对称；

所述测试夹具的任一个半部包括极板、取电板、绝缘板、导热胶、加热片和端板；加热片连接控制器；

所述端板的内侧设有加热片容置槽，加热片安装在端板内侧的加热片容置槽内，并通过端板中设置的导线孔引出加热片的引线；

所述端板、绝缘板、取电板和极板由外向内依次连接；绝缘板上设有开孔，绝缘板上的开口尺寸小于端板上的加热片容置槽尺寸，从而将加热片固定在端板的加热片容置槽内；导热胶填充在加热片与取电板之间的缝隙内；在极板朝向取电板的外侧面设有上下贯通的散热孔。

进一步地，极板能够导电。

更进一步地，极板采用石墨板或金属板。

进一步地，极板背离取电板的内侧面设有进气口、出气口、槽状的气道、密封圈槽；其中气道分布在极板内侧面的中间区域，在气道外圈设有密封圈槽，密封圈槽中容置密封圈；进气口和出气口分别通过极板内侧面的槽道连接气道的两端。

进一步地，气道为直流道或S型流道。

进一步地，极板中设有温度测量孔，温度传感器置于所述温度测量孔中。

更进一步地，温度测量孔为两个，分布在极板的上下两侧。

本实用新型的优点在于：

1）通过动态调整加热功率和冷却风扇功率，保持测试温度控制在设定温度的1℃波动范围内。

2）测试夹具的结构科学，保证了测试效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的测试装置示意图。

图2为本实用新型实施例中的测试夹具示意图。

图3为本实用新型实施例中的极板主视图。

图4为本实用新型实施例中的极板俯视图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型的实施例提出一种用于燃料电池膜电极性能测试的装置，包括：测试夹具1、风扇2、压机3、控制器4、上位机5、温度传感器6；

所述测试夹具1包括结构相同左右对称的左半部和右半部；测试夹具1的左半部和右半部中间用于密封压紧待测的膜电极7；所述压机3用于从测试夹具1两侧对测试夹具1提供压紧力；所述温度传感器6安装在测试夹具1上；所述测试夹具1能够对待测的膜电极7进行加热，所述风扇2用于向测试夹具1提供散热所需的风力，从而实现膜电极7测试时的恒温控制；所述测试夹具1、风扇2、压机3和温度传感器6分别连接控制器4，控制器4连接上位机5；

如图2所示，所述测试夹具1的任一个半部包括极板101、取电板102、绝缘板103、导热胶104、加热片105和端板106；加热片105连接控制器4；在一个实施例中加热片105可采用陶瓷加热片；

所述端板106的内侧设有加热片容置槽，加热片105安装在端板106内侧的加热片容置槽内，并通过端板106中设置的导线孔引出加热片105的引线；端板106中设置的导线孔可自加热片容置槽向上穿出端板106；

所述端板106、绝缘板103、取电板102和极板101由外向内依次连接，例如可通过绝缘螺栓8相连；绝缘板103上设有开孔，绝缘板103上的开口尺寸小于端板106上的加热片容置槽尺寸，从而将加热片105固定在端板106的加热片容置槽内；导热胶104填充在加热片105与取电板102之间的缝隙内；在极板101朝向取电板102的外侧面设有上下贯通的散热孔1011；

极板101采用石墨板或金属板，能够导电，测试过程中膜电极7分别通过其左右两侧的极板101、取电板102引出正负电极；

如图3所示，极板101中设有温度测量孔1012，温度传感器6置于所述温度测量孔1012中；

极板101背离取电板102的内侧面设有进气口1013、出气口1014、槽状的气道1015、密封圈槽1016；其中气道1015分布在极板101内侧面的中间区域，在气道1015外圈设有密封圈槽1016，密封圈槽1016中容置密封圈；进气口1013和出气口1014分别通过极板101内侧面的槽道连接气道1015的两端；

优选地，气道1015为直流道或S型流道，S型流道可以增加与膜电极7的气体接触；

优选地，温度测量孔1012为两个，分布在极板101的上下两侧，这样方便极板101的安装，即便极板101上下颠倒安装也可以正常安放温度传感器6；

进行膜电极7的性能测试时，先将测试夹具1的一个半部水平放置，将待测样件膜电极7置于测试夹具1该半部的极板101上，与气道1015相对；然后通过螺栓将测试夹具1两个半部的极板101对位初步紧固；

再将测试夹具1置于压机3内，风扇2设置在测试夹具1上方；压机3可采用电控气动压机，由压机3压紧膜电极7左右两侧的极板101；根据测得燃料电池内阻进行压紧力调节，压紧力大小设置根据上位机5快速设定和更改，数据传输给由控制器4控制电控气动压机3实现；控制器4可采用PLC控制器；

测试时控制器4采集测试夹具1内部温度，根据上位机5的设定值，基于PWM脉宽调制的方式改变加热片105和风扇2的功率，实现对温度的高精度控制；例如温度过高时，可增大风扇2的功率，减小加热片105的功率。

测试时，启动温度大约为45℃，测试过程中可以调整温度在65℃～90℃之间的任一设定温度值，进行膜电极7的性能测试。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种用于燃料电池膜电极性能测试的装置，其特征在于，包括：测试夹具(1)、风扇(2)、压机(3)、控制器(4)、上位机(5)、温度传感器(6)；

所述测试夹具(1)包括左半部和右半部；测试夹具(1)的左半部和右半部中间用于密封压紧待测的膜电极(7)；所述压机(3)用于从测试夹具(1)两侧对测试夹具(1)提供压紧力；所述温度传感器(6)安装在测试夹具(1)上；所述测试夹具(1)能够对待测的膜电极(7)进行加热，所述风扇(2)用于向测试夹具(1)提供散热所需的风力；所述测试夹具(1)、风扇(2)、压机(3)和温度传感器(6)分别连接控制器(4)，控制器(4)连接上位机(5)。

2.如权利要求1所述的用于燃料电池膜电极性能测试的装置，其特征在于，

所述测试夹具(1)的左半部和右半部结构相同左右对称；

所述测试夹具(1)的任一个半部包括极板(101)、取电板(102)、绝缘板(103)、导热胶(104)、加热片(105)和端板(106)；加热片(105)连接控制器(4)；

所述端板(106)的内侧设有加热片容置槽，加热片(105)安装在端板(106)内侧的加热片容置槽内，并通过端板(106)中设置的导线孔引出加热片(105)的引线；

所述端板(106)、绝缘板(103)、取电板(102)和极板(101)由外向内依次连接；绝缘板(103)上设有开孔，绝缘板(103)上的开口尺寸小于端板(106)上的加热片容置槽尺寸，从而将加热片(105)固定在端板(106)的加热片容置槽内；导热胶(104)填充在加热片(105)与取电板(102)之间的缝隙内；在极板(101)朝向取电板(102)的外侧面设有上下贯通的散热孔(1011)。

3.如权利要求2所述的用于燃料电池膜电极性能测试的装置，其特征在于，

极板(101)能够导电。

4.如权利要求3所述的用于燃料电池膜电极性能测试的装置，其特征在于，

极板(101)采用石墨板或金属板。

5.如权利要求2或3所述的用于燃料电池膜电极性能测试的装置，其特征在于，

极板(101)背离取电板(102)的内侧面设有进气口(1013)、出气口(1014)、槽状的气道(1015)、密封圈槽(1016)；其中气道(1015)分布在极板(101)内侧面的中间区域，在气道(1015)外圈设有密封圈槽(1016)，密封圈槽(1016)中容置密封圈；进气口(1013)和出气口(1014)分别通过极板(101)内侧面的槽道连接气道(1015)的两端。

6.如权利要求5所述的用于燃料电池膜电极性能测试的装置，其特征在于，

气道(1015)为直流道或S型流道。

7.如权利要求5所述的用于燃料电池膜电极性能测试的装置，其特征在于，

极板(101)中设有温度测量孔(1012)，温度传感器(6)置于所述温度测量孔(1012)中。

8.如权利要求7所述的用于燃料电池膜电极性能测试的装置，其特征在于，

温度测量孔(1012)为两个，分布在极板(101)的上下两侧。

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