CN217034181U - 一种燃料电池测试用进出气结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种燃料电池测试用进出气结构，包括夹具电池，所述夹具电池用于夹持膜电极组件，夹具电池放置于堆叠布置的第一极板安装块和第二极板安装块中；第一极板安装块上的第一进出气组件通过第一流道与第二进出气组件连通，一个用于进气，另一个用于出气；第二极板安装块上的第三进出气组件通过第二流道与第四进出气组件连通，一个用于进气，另一个用于出气；夹具电池内第一流道和第二流道中的气体分别流经所述膜电极组件的两面，使得两种气体分别在膜电极组件的两面产生反应。该燃料电池测试用进出气结构将螺纹连接的进出气接头和进出气转接头安装在极板安装块上，能够降低极板损坏的可能性，增强了整个夹具电池测试的可靠性。

Description

一种燃料电池测试用进出气结构

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其是一种燃料电池测试用进出气结构。

背景技术

氢燃料电池鉴于其效率高、理论上零排放的特点，被广泛认为是理想的动力源。其中，对于主要应用在汽车行业的质子交换膜燃料电池，膜电极组件作为其核心部件，其性能备受关注。为此，一般会在正式上电堆测试之前利用夹具电池（活性面积通常在几十平方厘米以内的单电池）对其性能进行评估。

通常这类夹具电池会在电池内石墨极板上开螺纹孔拧入接头，用来进出反应气体，但石墨材质本身强度较低，导致这种进出气方式的可靠性较低。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种燃料电池测试用进出气结构，通过在夹具电池石墨极板外增加安装块以及进出气组件，改变其进出气方式，将进出气组件安装于极板安装块上，减小了电池破坏的可能，且不用对常用夹紧装置进行任何改动。本实用新型采用的技术方案是：

一种燃料电池测试用进出气结构，包括夹具电池，所述夹具电池用于夹持膜电极组件，所述夹具电池放置于堆叠布置的第一极板安装块和第二极板安装块中；

所述第一极板安装块两侧分别设置有第一进出气组件和第二进出气组件；

所述第二极板安装块两侧分别设置有第三进出气组件和第四进出气组件；

所述第一进出气组件通过所述第一极板安装块的孔和所述夹具电池中的第一流道与所述第二进出气组件连通，所述第一进出气组件和所述第二进出气组件其中一个用于进气，另一个用于出气；

所述第三进出气组件通过所述第二极板安装块的孔和所述夹具电池中的第二流道与所述第四进出气组件连通，所述第三进出气组件和所述第四进出气组件其中一个用于进气，另一个用于出气；

所述第一流道和所述第二流道中的气体分别流经所述膜电极组件的两面。

进一步地，所述第一进出气组件、所述第二进出气组件、所述第三进出气组件和所述第四进出气组件均包括进出气转接头和进出气接头；

所述第一进出气组件和所述第二进出气组件的所述进出气接头通过所述进出气转接头与所述第一极板安装块连接，并且内部通道与所述第一流道连通；

所述第三进出气组件和所述第四进出气组件的所述进出气接头通过所述进出气转接头与所述第二极板安装块连接，并且内部通道与所述第二流道连通。

更进一步地，所述进出气转接头靠近所述第一极板安装块或所述第二极板安装块的一侧开设有进出气密封槽，所述进出气密封槽中放置有进出气密封件，所述进出气转接头的端面与所述夹具电池接触，并通过所述进出气密封件密封连接。

进一步地，所述夹具电池包括第一极板、第二极板、第一取电板和第二取电板；

所述第一极板和所述第二极板层叠放置于所述第一极板安装块和所述第二极板安装块中，所述第一取电板和第二取电板分别放置于所述第一极板和所述第二极板的外侧，其中所述第一极板位于所述第一极板安装块中，所述第二极板位于所述第二极板安装块中。

更进一步地，所述第一流道包括开设于所述第一极板中的第一水平流道、第二水平流道、第一竖直流道、第二竖直流道和反应区流道，所述反应区流道与所述膜电极组件的正面连通，使得气体能够通过所述反应区流道到达所述膜电极组件表面，并进行反应；

所述第一进出气组件依次通过所述第一水平流道和所述第一竖直流道与所述反应区流道的一端连通；

所述第二进出气组件依次通过所述第二水平流道和所述第二竖直流道与所述反应区流道的另一端连通。

更进一步地，所述反应区流道沿所述膜电极组件的长度方向和宽度方向延伸，但所述反应区流道的长度和宽度均小于所述膜电极组件的长度和宽度。

更进一步地，所述第一极板靠近所述膜电极组件的一面开设有反应区密封槽，所述反应区密封槽中放置有反应区密封圈，使得所述反应区流道中的气体在所述膜电极组件表面流动时不泄露。

进一步地，所述第一进出气组件和所述第二进出气组件沿所述第一极板安装块的对角线分布。

进一步地，所述第三进出气组件和所述第四进出气组件沿所述第二极板安装块的对角线分布。

本实用新型的优点在于：

该燃料电池测试用进出气结构将螺纹连接的进出气接头和进出气转接头安装在极板安装块上，由于极板安装块的材料强度要远高于石墨材料的极板的强度，能够大大降低石墨极板损坏的可能性，增强了整个夹具电池测试的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的一种燃料电池测试用进出气结构的整体结构示意图。

图2为本实用新型实施例中的一种燃料电池测试用进出气结构的剖视图。

图3为本实用新型实施例中的一种燃料电池测试用进出气结构的局部剖视图。

图4为本实用新型实施例中的一种燃料电池测试用进出气结构的阶梯剖视图。

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和图2所示，本实用新型实施例提出的一种燃料电池测试用进出气结构，包括夹具电池1，所述夹具电池1用于夹持膜电极组件100，所述夹具电池1放置于堆叠布置的第一极板安装块2和第二极板安装块3中；所述第一极板安装块2两侧分别设置有第一进出气组件4和第二进出气组件5；所述第二极板安装块3两侧分别设置有第三进出气组件6和第四进出气组件7。

其中，所述第一进出气组件4通过所述第一极板安装块2的孔和所述夹具电池1中的第一流道与所述第二进出气组件5连通，所述第一进出气组件4和所述第二进出气组件5其中一个用于进气，另一个则用于出气；所述第三进出气组件6通过所述第二极板安装块3的孔和所述夹具电池1中的第二流道与所述第四进出气组件7连通，所述第三进出气组件6和所述第四进出气组件7其中一个用于进气，另一个则用于出气；所述第一流道和所述第二流道中的气体分别流经所述膜电极组件100的两面，使得两种气体分别在所述膜电极组件100的两面产生反应。

具体的，如图2和图3所示，所述第一进出气组件4、所述第二进出气组件5、所述第三进出气组件6和所述第四进出气组件7均包括进出气转接头8和进出气接头9；所述第一进出气组件4和所述第二进出气组件5的所述进出气接头9通过所述进出气转接头8与所述第一极板安装块2连接，并且内部通道与所述第一流道连通；所述第三进出气组件6和所述第四进出气组件7的所述进出气接头9通过所述进出气转接头8与所述第二极板安装块3连接，并且内部通道与所述第二流道连通。

在一些实施例中，所述第一进出气组件4和所述第二进出气组件5的所述进出气接头9与所述进出气转接头8螺纹连接，所述进出气转接头8分别与所述第一极板安装块2两侧开设的螺纹孔螺纹连接；并且使得两个所述进出气接头9分别与所述第一流道两端连通，一个用于进气，另一个用于出气，实现进气与出气的目的。

在一些实施例中，所述第三进出气组件6和所述第四进出气组件7的所述进出气接头9与所述进出气转接头8螺纹连接，所述进出气转接头8分别与所述第二极板安装块3两侧开设的螺纹孔螺纹连接；并且使得两个所述进出气接头9分别与所述第二流道两端连通，一个用于进气，另一个用于出气，实现进气与出气的目的。

在一些实施例中，所述进出气接头9、所述进出气转接头8也可以选择其他方式如一体化注塑成型等。

具体的，所述进出气转接头8靠近所述第一极板安装块2或所述第二极板安装块3的一侧开设有进出气密封槽，所述进出气密封槽中放置有进出气密封件10，所述进出气转接头8的端面与所述夹具电池1接触，并通过所述进出气密封件10密封连接。

在一些实施例中，所述进出气密封件10可以使用密封圈或其他气密件。

具体的，所述夹具电池1包括第一极板101、第二极板102、第一取电板103和第二取电板104；所述第一极板101和所述第二极板102层叠放置于所述第一极板安装块2和所述第二极板安装块3中，所述第一取电板103和第二取电板104分别放置于所述第一极板101和所述第二极板102的外侧，其中所述第一极板101位于所述第一极板安装块2中，且与所述第一极板安装块2间隙配合；所述第二极板102位于所述第二极板安装块3中，且与所述所述第二极板安装块3间隙配合。

在一些实施例中，所述第一极板安装块2和所述第二极板安装块3的内壁也可设计出台阶来对所述第一极板101或所述第二极板102进行限位。

具体的，如图4所示，所述第一流道包括开设于所述第一极板101中的第一水平流道11、第二水平流道12、第一竖直流道13、第二竖直流道14和反应区流道15，所述反应区流道15与所述膜电极组件100的正面连通，使得气体能够通过所述反应区流道15到达所述膜电极组件100表面，并进行反应。

在一些实施例中，所述第一进出气组件4依次通过所述第一水平流道11和所述第一竖直流道13与所述反应区流道15的一端连通；所述第二进出气组件5依次通过所述第二水平流道12和所述第二竖直流道14与所述反应区流道15的另一端连通，使得气体能够在所述第一进出气组件4和所述第二进出气组件5之间经所述第一水平流道11、第一竖直流道13、反应区流道15、第二竖直流道14和第二水平流道12流动。所述第二流道的结构与所述第一流道的结构相同，目的是在所述膜电极组件100的背面也形成一个反应区。

在一些实施例中，所述反应区流道15沿所述膜电极组件100的长度方向和宽度方向延伸，但所述反应区流道15的长度和宽度均小于所述膜电极组件100的长度和宽度，根据设计需要可以改变所述反应区流道15的大小，从而调整气体与所述膜电极组件100的接触面积。

具体的，所述第一极板101靠近所述膜电极组件100的一面开设有反应区密封槽，所述反应区密封槽中放置有反应区密封圈16，使得所述反应区流道15中的气体在所述膜电极组件100表面流动时不泄露。

在一些实施例中，所述反应区密封圈16一侧与所述膜电极组件100接触，另一侧与所述第一极板101接触，使得所述反应区流道15中的气体在所述膜电极组件100与所述第一极板101之间流动。此时所述反应区密封槽在两侧极板上均开设。

在一些实施例中，所述膜电极组件100的边缘直接粘在一块极板（所述第一极板101或所述第二极板102）上，所述反应区密封圈16两头分别抵在两块极板上。此时所述反应区密封槽也可以只在一侧极板上开设。

具体的，请继续参阅图1和图2，所述第一进出气组件4和所述第二进出气组件5沿所述第一极板安装块2的对角线分布，所述第三进出气组件6和所述第四进出气组件7沿所述第二极板安装块3的对角线分布，这样设计使得气体在所述反应区流道内的流动轨迹为斜线，从而令气体在膜电极组件100表面均匀分配。

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 (9)

1.一种燃料电池测试用进出气结构，包括夹具电池（1），所述夹具电池（1）用于夹持膜电极组件（100），其特征在于，所述夹具电池（1）放置于堆叠布置的第一极板安装块（2）和第二极板安装块（3）中；

所述第一极板安装块（2）两侧分别设置有第一进出气组件（4）和第二进出气组件（5）；

所述第二极板安装块（3）两侧分别设置有第三进出气组件（6）和第四进出气组件（7）；

所述第一进出气组件（4）通过所述第一极板安装块（2）的孔和所述夹具电池（1）中的第一流道与所述第二进出气组件（5）连通，所述第一进出气组件（4）和所述第二进出气组件（5）其中一个用于进气，另一个用于出气；

所述第三进出气组件（6）通过所述第二极板安装块（3）的孔和所述夹具电池（1）中的第二流道与所述第四进出气组件（7）连通，所述第三进出气组件（6）和所述第四进出气组件（7）其中一个用于进气，另一个用于出气；

所述第一流道和所述第二流道中的气体分别流经所述膜电极组件（100）的两面。

2.如权利要求1所述的一种燃料电池测试用进出气结构，其特征在于，

所述第一进出气组件（4）、所述第二进出气组件（5）、所述第三进出气组件（6）和所述第四进出气组件（7）均包括进出气转接头（8）和进出气接头（9）；

所述第一进出气组件（4）和所述第二进出气组件（5）的所述进出气接头（9）通过所述进出气转接头（8）与所述第一极板安装块（2）连接，并且内部通道与所述第一流道连通；

所述第三进出气组件（6）和所述第四进出气组件（7）的所述进出气接头（9）通过所述进出气转接头（8）与所述第二极板安装块（3）连接，并且内部通道与所述第二流道连通。

3.如权利要求2所述的一种燃料电池测试用进出气结构，其特征在于，

所述进出气转接头（8）靠近所述第一极板安装块（2）或所述第二极板安装块（3）的一侧开设有进出气密封槽，所述进出气密封槽中放置有进出气密封件（10），所述进出气转接头（8）的端面与夹具电池（1）接触，并通过所述进出气密封件（10）密封连接。

4.如权利要求1所述的一种燃料电池测试用进出气结构，其特征在于，

所述夹具电池（1）包括第一极板（101）、第二极板（102）、第一取电板（103）和第二取电板（104）；

所述第一极板（101）和所述第二极板（102）层叠放置于所述第一极板安装块（2）和所述第二极板安装块（3）中，所述第一取电板（103）和第二取电板（104）分别放置于所述第一极板（101）和所述第二极板（102）的外侧，其中所述第一极板（101）位于所述第一极板安装块（2）中，所述第二极板（102）位于所述第二极板安装块（3）中。

5.如权利要求4所述的一种燃料电池测试用进出气结构，其特征在于，

所述第一流道包括开设于所述第一极板（101）中的第一水平流道（11）、第二水平流道（12）、第一竖直流道（13）、第二竖直流道（14）和反应区流道（15），所述反应区流道（15）与所述膜电极组件（100）的正面连通，使得气体能够通过所述反应区流道（15）到达所述膜电极组件（100）表面，并进行反应；

所述第一进出气组件（4）依次通过所述第一水平流道（11）和所述第一竖直流道（13）与所述反应区流道（15）的一端连通；

所述第二进出气组件（5）依次通过所述第二水平流道（12）和所述第二竖直流道（14）与所述反应区流道（15）的另一端连通，使得气体能够在所述第一进出气组件（4）和所述第二进出气组件（5）之间经所述第一水平流道（11）、第一竖直流道（13）、反应区流道（15）、第二竖直流道（14）和第二水平流道（12）流动。

6.如权利要求5所述的一种燃料电池测试用进出气结构，其特征在于，

所述反应区流道（15）沿所述膜电极组件（100）的长度方向和宽度方向延伸，但所述反应区流道（15）的长度和宽度均小于所述膜电极组件（100）的长度和宽度。

7.如权利要求6所述的一种燃料电池测试用进出气结构，其特征在于，

所述第一极板（101）靠近所述膜电极组件（100）的一面开设有反应区密封槽，所述反应区密封槽中放置有反应区密封圈（16），使得所述反应区流道（15）中的气体在所述膜电极组件（100）表面流动时不泄露。

8.如权利要求1所述的一种燃料电池测试用进出气结构，其特征在于，

所述第一进出气组件（4）和所述第二进出气组件（5）沿所述第一极板安装块（2）的对角线分布。

9.如权利要求1所述的一种燃料电池测试用进出气结构，其特征在于，

所述第三进出气组件（6）和所述第四进出气组件（7）沿所述第二极板安装块（3）的对角线分布。

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