CN217483454U - 燃料电池的检测工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃料电池的检测工装，所述燃料电池包括层叠设置的膜电极和双极板，所述检测工装包括：夹具，所述夹具用于夹紧所述膜电极和所述双极板；影像仪测试平台，所述影像仪测试平台用于支撑所述夹具；影像仪测试头，所述影像仪测试头用于检测所述膜电极的气体扩散层侵入所述双极板的尺寸；显示装置，所述影像仪测试头与所述显示装置通信连接，所述显示装置用于接收所述影像仪测试头检测的所述膜电极的气体扩散层侵入所述双极板的尺寸信息以显示所述尺寸信息。由此，通过夹具、影像仪测试头和显示装置配合，能够检测出膜电极的气体扩散层侵入双极板的流道尺寸。

Description

燃料电池的检测工装

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，尤其是涉及一种燃料电池的检测工装。

背景技术

相关技术中，燃料电池包括膜电极和双极板，在进行双极板和膜电极匹配设计时，需要考虑双极板的流道设计与膜电极的气体扩散层间的配合，确定膜电极的气体扩散层和双极板流道的接触效果，在进行短堆组装过程中，需要将膜电极与双极板层叠，用一定力封装在一起，所以在这个过程中，膜电极的气体扩散层会侵入到双极板的流道中，侵入量的大小会严重影响双极板的流道内气体和水的流通。

现有技术中，在装堆时，通过提前在双极板和膜电极间放置压敏纸，施加一定压装力后，通过查看压敏纸的显色，能确定膜电极的气体扩散层与双极板流道的接触效果，但是，不能确定膜电极的气体扩散层侵入双极板的流道尺寸。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出了一种燃料电池的检测工装，该燃料电池的检测工装能够检测出膜电极的气体扩散层侵入双极板的流道尺寸。

根据本实用新型的燃料电池的检测工装，所述燃料电池包括层叠设置的膜电极和双极板，所述检测工装包括：

夹具，所述夹具用于夹紧所述膜电极和所述双极板；

影像仪测试平台，所述影像仪测试平台用于支撑所述夹具；

影像仪测试头，所述影像仪测试头用于检测所述膜电极的气体扩散层侵入所述双极板的尺寸；

显示装置，所述影像仪测试头与所述显示装置通信连接，所述显示装置用于接收所述影像仪测试头检测的所述膜电极的气体扩散层侵入所述双极板的尺寸信息以显示所述尺寸信息。

根据本实用新型的燃料电池的检测工装，通过夹具、影像仪测试头和显示装置配合，能够检测出膜电极的气体扩散层侵入双极板的流道尺寸，也能可视化地确认膜电极的气体扩散层在双极板流道内的变形程度，还能有效地判断出燃料电池的电堆中不同位置的膜电极的气体扩散层侵入双极板流道的尺寸是否相同，并且，也能够直观地观察双极板流道脊的位置与膜电极的气体扩散层接触效果，同时，可以模拟双极板和膜电极在电堆中封装下的状态，检测工装制作费用低、可实施性高、实验结果可量化。

在本实用新型的一些示例中，所述夹具包括：夹具本体和垫板，所述垫板和所述夹具本体间形成有用于放置所述膜电极和所述双极板的夹持空间，在所述夹具的第一方向上所述垫板相对所述夹具本体可移动以适于将所述膜电极和所述双极板夹紧于所述夹持空间内。

在本实用新型的一些示例中，所述垫板朝向所述夹持空间的表面设有压力传感器，当所述压力传感器的检测压力值达到预设阀值时，所述垫板停止相对所述夹具本体移动。

在本实用新型的一些示例中，所述压力传感器与所述显示装置通信连接，所述显示装置用于接收所述压力传感器检测的压力值以显示所述压力值。

在本实用新型的一些示例中，所述夹具本体限定出放置空间，所述垫板可移动地设于所述放置空间内。

在本实用新型的一些示例中，所述夹具本体包括：第一端壁和第二端壁，所述第一端壁和所述第二端壁在所述第一方向间隔开以形成所述放置空间，所述垫板与所述第一端壁间、或者所述垫板与所述第二端壁间形成有所述夹持空间。

在本实用新型的一些示例中，所述夹具还包括：调节件，所述调节件设于所述第一端壁和所述第二端壁中的另一个且与所述垫板连接，所述调节件适于驱动所述垫板在所述第一方向移动。

在本实用新型的一些示例中，所述调节件与所述第一端壁和所述第二端壁中的另一个螺纹配合。

在本实用新型的一些示例中，所述第一端壁和所述第二端壁中的所述另一个设有螺纹孔，所述调节件的外周壁设有外螺纹，所述调节件螺接在所述螺纹孔内。

在本实用新型的一些示例中，所述夹具本体还包括：连接侧壁，所述连接侧壁连接在所述第一端壁和所述第二端壁之间。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的夹具的侧视图；

图2是根据本实用新型实施例的膜电极的气体扩散层截面图；

图3是根据本实用新型实施例的双极板截面图；

图4是根据本实用新型实施例的夹具夹紧气体扩散层和双极板示意图；

图5是根据本实用新型实施例的检测工装、气体扩散层和双极板装配示意图；

图6是根据本实用新型实施例的尺寸检测方法流程图。

附图标记：

检测工装100；

夹具10；夹具本体11；垫板12；夹持空间13；压力传感器14；放置空间15；第一端壁16；第二端壁17；调节件18；连接侧壁19；

影像仪测试平台20；

影像仪测试头30；

显示装置40；

双极板200；流道201；气体扩散层300。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考图1-图5描述根据本实用新型实施例的燃料电池的检测工装100，燃料电池包括层叠设置的膜电极和双极板200，在装堆时，施加一定压装力后，膜电极和双极板200层叠，膜电极的气体扩散层300侵入双极板200的流道201内，检测工装100用于检测膜电极的气体扩散层300侵入双极板200的流道201内尺寸。

燃料电池可以为质子交换膜燃料电池，质子交换膜燃料电池是一种以氢气和空气、或氢气和氧气为燃料来进行发电的燃料电池，质子交换膜燃料电池不需要经过氢氧的燃烧反应，而是以质子交换膜为电解质，直接将氢氧的化学能转化为电能，无需将气体压缩或升温。燃料电池主要由端板、集流板、膜电极、双极板200等零部件组成，其中膜电极和双极板200构成了燃料电池发电的基本单元(单电池)，由于单电池的电压很低(＜1V)要达到实现燃料电池应用的功能，需要将多个单电池串联起来形成电堆，以便向各单电池均匀分配燃料和氧化剂，起到分隔反应气体并通过流场将反应气体均匀导入膜电极、收集并传导电流和支撑膜电极的作用，同时单电池还承担电池系统的排水和散热功能。膜电极可以催化双极板200导入的氢气和空气，发生电化学反应，产生电流，并向外释放水和热。膜电极由催化剂、质子交换膜、气体扩散层300、密封边框组成，气体扩散层300起到支撑催化剂层、收集电流、传导及再分配双极板200流道201传输的气体作用，排出催化剂中反应产物水。电极的气体扩散层300侵入到双极板200的流道201中侵入量的大小会严重影响双极板200的流道201内气体和水的流通。

如图1-图5所示，根据本实用新型实施例的检测工装100包括：夹具10、影像仪测试平台20、影像仪测试头30和显示装置40。夹具10用于夹紧膜电极和双极板200，进一步地，夹具10用于夹紧膜电极的气体扩散层300和双极板200，膜电极的气体扩散层300和双极板层叠后被夹具10夹紧，夹具10向气体扩散层300和双极板200施加一定压装力后将气体扩散层300和双极板200夹紧，气体扩散层300的部分结构侵入双极板200的流道201内。夹具10也可以松开膜电极的气体扩散层300和双极板200，此时膜电极的气体扩散层300和双极板200未被夹具10夹紧。

影像仪测试平台20用于支撑夹具10，需要说明的是，在使用检测工装100检测气体扩散层300侵入双极板200的流道201内尺寸过程中，夹具10夹紧气体扩散层300和双极板200后将夹具10放置在影像仪测试平台20上，从而使影像仪测试平台20支撑夹具10。影像仪测试头30用于检测膜电极的气体扩散层300侵入双极板200的尺寸，也可以理解为，影像仪测试头30用于检测膜电极的气体扩散层300侵入双极板200的流道201尺寸，气体扩散层300侵入双极板200的流道201内尺寸是指在双极板200的厚度方向上，气体扩散层300侵入双极板200的流道201内尺寸。影像仪测试头30与显示装置40通信连接，显示装置40用于接收影像仪测试头30检测的膜电极的气体扩散层300侵入双极板200的尺寸信息以显示尺寸信息。

其中，显示装置40可以为显示屏和主机，显示屏和主机电连接，在使用检测工装100检测气体扩散层300侵入双极板200的流道201内尺寸过程中，将气体扩散层300和双极板200制作成固定大小的样件，然后将样件放置在夹具10中，夹具10向气体扩散层300和双极板200施加压紧力夹紧样件，然后将夹具10放置在影像仪测试平台20上，影像仪测试头30可以安放在支撑架上，使用影像仪测试头30对气体扩散层300和双极板200录像，影像仪测试头30根据录像信息检测出气体扩散层300侵入双极板200流道201的尺寸信息，影像仪测试头30将气体扩散层300侵入双极板200流道201的尺寸信息传输至显示装置40的主机，然后显示屏进行显示气体扩散层300侵入双极板200流道201的尺寸信息。如此设置能模拟双极板200和膜电极的气体扩散层300在电堆中封装下的状态，能够检测出膜电极的气体扩散层300侵入双极板200的流道201尺寸，通过显示屏显示气体扩散层300侵入双极板200流道201的尺寸信息，实现可视化地确认膜电极的气体扩散层300在双极板200流道201内的变形程度，还能有效地判断出燃料电池的电堆中不同位置的膜电极的气体扩散层300侵入双极板200流道201的尺寸是否相同，并且，也能够直观地观察双极板200流道201脊的位置与膜电极的气体扩散层300接触效果，同时，检测工装100制作费用低、可实施性高、实验结果可量化。另外，气体扩散层300和双极板200受到不同的压紧力时，气体扩散层300侵入双极板200的流道201尺寸不同，根据不同压紧力下气体扩散层300侵入双极板200的流道201尺寸不同，可以指导电堆封装时压装力的设计和膜电极GDL选型，从而使气体扩散层300侵入双极板200的流道201尺寸适宜，保证响双极板200的流道201内气体和水的流通。

根据本实用新型的燃料电池的检测工装100，通过夹具10、影像仪测试头30和显示装置40配合，能够检测出膜电极的气体扩散层300侵入双极板200的流道201尺寸，也能可视化地确认膜电极的气体扩散层300在双极板200流道201内的变形程度，还能有效地判断出燃料电池的电堆中不同位置的膜电极的气体扩散层300侵入双极板200流道201的尺寸是否相同，并且，也能够直观地观察双极板200流道201脊的位置与膜电极的气体扩散层300接触效果，同时，可以模拟双极板200和膜电极在电堆中封装下的状态，检测工装100制作费用低、可实施性高、实验结果可量化。

在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，夹具10可以包括：夹具本体11和垫板12，垫板12和夹具本体11间形成有用于放置膜电极和双极板200的夹持空间13，具体地，垫板12和夹具本体11间形成有用于放置膜电极的气体扩散层300和双极板200的夹持空间13。在夹具10的第一方向上垫板12相对夹具本体11可移动以适于将膜电极和双极板200夹紧于夹持空间13内。其中，夹具10的第一方向是指图4中夹具10的上下方向，本申请以夹具10为图4中摆放方向为例进行说明，气体扩散层300和双极板200放置在夹持空间13内后，在第一方向上，垫板12相对夹具本体11朝向气体扩散层300移动将膜电极和双极板200夹紧，当夹紧力达到预设阀值时，垫板12停止移动，然后进行测量气体扩散层300侵入双极板200流道201的尺寸，得出不同夹紧力情况下，气体扩散层300侵入双极板200流道201的尺寸信息，以确定气体扩散层300侵入双极板200流道201的尺寸与夹紧力间关系。测量完成后，垫板12相对夹具本体11朝向远离气体扩散层300方向移动，松开气体扩散层300和双极板200，将气体扩散层300和双极板200从夹具10上拆下。通过夹具本体11和垫板12夹紧气体扩散层300和双极板200，可以将气体扩散层300和双极板200固定，在检测气体扩散层300侵入双极板200流道201的尺寸过程中，可以防止气体扩散层300和双极板200间产生相对移动，从而保证准确检测出气体扩散层300侵入双极板200流道201的尺寸。

在本实用新型的一些实施例中，如图1和图4所示，垫板12朝向夹持空间13的表面设有压力传感器14，当压力传感器14的检测压力值达到预设阀值时，垫板12停止相对夹具本体11移动。进一步地，压力传感器14与显示装置40通信连接，显示装置40用于接收压力传感器14检测的压力值以显示压力值。其中，垫板12相对夹具本体11朝向气体扩散层300移动将膜电极和双极板200夹紧过程中，压力传感器14的检测压力值达到预设阀值时，垫板12停止移动，保证夹紧力在预设阀值时气体扩散层300侵入双极板200流道201的尺寸适宜。

在本实用新型的一些实施例中，如图1和图4所示，夹具本体11限定出放置空间15，垫板12可移动地设于放置空间15内，垫板12和夹具本体11间形成有夹持空间13，垫板12可以在放置空间15内沿着第一方向移动，从而实现夹紧或松开样件(即气体扩散层300和双极板200)效果。

进一步地，如图1和图4所示，夹具本体11可以包括：第一端壁16和第二端壁17，第一端壁16和第二端壁17在第一方向间隔开以形成放置空间15，进一步地，第一端壁16和第二端壁17均可以设置为平板状结构，垫板12与第一端壁16间、或者垫板12与第二端壁17间形成有夹持空间13，这样设置能够实现夹持空间13的布置，可以使夹具10结构布局合理。

进一步地，如图1和图4所示，夹具10还可以包括：调节件18，调节件18设置于第一端壁16和第二端壁17中的另一个，且调节件18与垫板12连接，需要说明的是，当垫板12与第一端壁16形成有夹持空间13时，调节件18设置于第二端壁17，当垫板12与第二端壁17形成有夹持空间13时，调节件18设置于第一端壁16，本申请以调节件18设置于第一端壁16为例进行说明。调节件18适于驱动垫板12在第一方向移动。其中，需要在第一方向调节垫板12移动时，通过调节件18驱动垫板12在第一方向移动，实现驱动垫板12相对夹具本体11移动的技术效果。

进一步地，如图1和图4所示，调节件18与第一端壁16和第二端壁17中的另一个螺纹配合，进一步地，第一端壁16和第二端壁17中的另一个设有螺纹孔。进一步地，调节件18与第一端壁16螺纹配合，调节件18的外周壁设有外螺纹，调节件18螺接在螺纹孔内，调节件18可以设置为螺栓，第一端壁16上可以设置有贯穿第一端壁16的螺纹孔，调节件18穿过螺纹孔且与螺纹孔螺纹连接。需要在第一方向调节垫板12移动时，转动调节件18驱动垫板12相对夹具本体11移动，实现调节垫板12位置目的，从而实现夹紧或松开样件(即气体扩散层300和双极板200)效果。

在本实用新型的一些实施例中，如图1和图4所示，夹具本体11还可以包括：连接侧壁19，连接侧壁19连接在第一端壁16和第二端壁17之间，进一步地，连接侧壁19的一端与第一端壁16连接，连接侧壁19的另一端与第二端壁17连接，连接侧壁19、第一端壁16和第二端壁17一体成型，这样设置能够提升夹具本体11结构强度，可以降低夹具本体11变形风险，并且，连接侧壁19连接在第一端壁16和第二端壁17之间，能够保证第一端壁16和第二端壁17之间形成放置空间15，从而保证垫板12与第一端壁16和第二端壁17中的一个间形成有夹持空间13。

如图6所示，根据本实用新型实施例的燃料电池的膜电极侵入双极板200的尺寸检测方法，尺寸检测方法包括以下步骤：

S10、将膜电极的气体扩散层300和双极板200层叠形成样件。

需要说明的是，将膜电极的气体扩散层300和双极板200制作成固定大小的样件，具体地，将切割好的双极板200切割样品和气体扩散层300切割样品按照双极板200切割样品、气体扩散层300切割样品、双极板200切割样品依次层叠平齐放置制成样件。

S20、将样件夹紧于检测工装100的夹具10，检测工装100为上述实施例的检测工装100。

需要说明的是，将样件放置于夹具10的夹持空间13内，转动调节件18，调节件18驱动垫板12在第一方向朝向样件移动，使夹具10夹紧样件。其中，当压力传感器14的检测压力值达到预设阀值时，停止转动调节件18，从而将样件固定于夹具10。

S30、将夹具10放置于检测工装100的影像仪测试平台20，使用检测工装100的影像仪测试头30检测膜电极的气体扩散层300侵入双极板200的尺寸。

需要说明的是，将夹具10放置在影像仪测试平台20上，使用影像仪测试头30对气体扩散层300和双极板200录像，影像仪测试头30根据录像信息检测出气体扩散层300侵入双极板200流道201的尺寸信息，影像仪测试头30将气体扩散层300侵入双极板200流道201的尺寸信息传输至显示装置40的主机，然后显示屏进行显示气体扩散层300侵入双极板200流道201的尺寸信息。

其中，通过本申请的尺寸检测方法，能模拟双极板200和膜电极的气体扩散层300在电堆中封装下的状态，能够检测出膜电极的气体扩散层300侵入双极板200的流道201尺寸，通过显示屏显示气体扩散层300侵入双极板200流道201的尺寸信息，实现可视化地确认膜电极的气体扩散层300在双极板200流道201内的变形程度，还能有效地判断出燃料电池的电堆中不同位置的膜电极的气体扩散层300侵入双极板200流道201的尺寸是否相同，并且，也能够直观地观察双极板200流道201脊的位置与膜电极的气体扩散层300接触效果，同时，气体扩散层300和双极板200受到不同的压紧力时，气体扩散层300侵入双极板200的流道201尺寸不同，根据不同压紧力下气体扩散层300侵入双极板200的流道201尺寸不同，可以指导电堆封装时压装力的设计。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种燃料电池的检测工装(100)，所述燃料电池包括层叠设置的膜电极和双极板(200)，其特征在于，所述检测工装(100)包括：

夹具(10)，所述夹具(10)用于夹紧所述膜电极和所述双极板(200)；

影像仪测试平台(20)，所述影像仪测试平台(20)用于支撑所述夹具(10)；

影像仪测试头(30)，所述影像仪测试头(30)用于检测所述膜电极的气体扩散层(300)侵入所述双极板(200)的尺寸；

显示装置(40)，所述影像仪测试头(30)与所述显示装置(40)通信连接，所述显示装置(40)用于接收所述影像仪测试头(30)检测的所述膜电极的气体扩散层(300)侵入所述双极板(200)的尺寸信息以显示所述尺寸信息。

2.根据权利要求1所述的燃料电池的检测工装(100)，其特征在于，所述夹具(10)包括：夹具本体(11)和垫板(12)，所述垫板(12)和所述夹具本体(11)间形成有用于放置所述膜电极和所述双极板(200)的夹持空间(13)，在所述夹具(10)的第一方向上所述垫板(12)相对所述夹具本体(11)可移动以适于将所述膜电极和所述双极板(200)夹紧于所述夹持空间(13)内。

3.根据权利要求2所述的燃料电池的检测工装(100)，其特征在于，所述垫板(12)朝向所述夹持空间(13)的表面设有压力传感器(14)，当所述压力传感器(14)的检测压力值达到预设阀值时，所述垫板(12)停止相对所述夹具本体(11)移动。

4.根据权利要求3所述的燃料电池的检测工装(100)，其特征在于，所述压力传感器(14)与所述显示装置(40)通信连接，所述显示装置(40)用于接收所述压力传感器(14)检测的压力值以显示所述压力值。

5.根据权利要求2所述的燃料电池的检测工装(100)，其特征在于，所述夹具本体(11)限定出放置空间(15)，所述垫板(12)可移动地设于所述放置空间(15)内。

6.根据权利要求5所述的燃料电池的检测工装(100)，其特征在于，所述夹具本体(11)包括：第一端壁(16)和第二端壁(17)，所述第一端壁(16)和所述第二端壁(17)在所述第一方向间隔开以形成所述放置空间(15)，所述垫板(12)与所述第一端壁(16)间、或者所述垫板(12)与所述第二端壁(17)间形成有所述夹持空间(13)。

7.根据权利要求6所述的燃料电池的检测工装(100)，其特征在于，所述夹具(10)还包括：调节件(18)，所述调节件(18)设于所述第一端壁(16)和所述第二端壁(17)中的另一个且与所述垫板(12)连接，所述调节件(18)适于驱动所述垫板(12)在所述第一方向移动。

8.根据权利要求7所述的燃料电池的检测工装(100)，其特征在于，所述调节件(18)与所述第一端壁(16)和所述第二端壁(17)中的所述另一个螺纹配合。

9.根据权利要求8所述的燃料电池的检测工装(100)，其特征在于，所述第一端壁(16)和所述第二端壁(17)中的所述另一个设有螺纹孔，所述调节件(18)的外周壁设有外螺纹，所述调节件(18)螺接在所述螺纹孔内。

10.根据权利要求6所述的燃料电池的检测工装(100)，其特征在于，所述夹具本体(11)还包括：连接侧壁(19)，所述连接侧壁(19)连接在所述第一端壁(16)和所述第二端壁(17)之间。

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