CN219512323U - 自动检测表面接触阻抗仪器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于燃料电池制造技术领域，具体涉及自动检测表面接触阻抗仪器，包括伺服电动压力机、上压板、下压板及阻抗测量仪。伺服电动压力机用于提供加压力，上压板位于伺服电动压力机的一端，下压板用于置放样品，样品为以三明治方式将不同材质的片状材料堆栈而成，下压板与上压板系平行对应设置且表面镀金处理，阻抗测量仪耦接于上、下压板，伺服电动压力机带动上压板往下移动至样品之处后进行加压，此时，阻抗测量仪开始量测样品在不同压力下的欧姆阻抗值，在扣除样品本身的欧姆阻抗值后可计算出样品表面接触阻抗值；本实用新型通过自动化方式量测并搭配使用温控模块，达到操作简单、节省人力、效率提高及量测精准度提高的效果。

Description

自动检测表面接触阻抗仪器

技术领域

本实用新型属于燃料电池制造技术领域，具体涉及自动检测表面接触阻抗仪器。

背景技术

燃料电池的内部阻抗是评估燃料电池发电性能的重要数据，同时也是电堆发电效率的关键参数。燃料电池组件由数种片状材料包括端板、绝缘板、集电板、膜电极组及双极板堆栈组成，微观上，片材与片材间的接触界面是凹凸不平的，因此，存在这显著的表面接触阻抗，特别是极板与气体扩散层间的接触面，每个电堆存在着数十个、数百个，甚至上千个上述接触面，因此，即使表面接触阻抗产生微小变化，也会对电堆功率产生巨大变化。

表面接触阻抗的量测原理如图1所示。气体扩散层与极板之间的表面接触阻抗并非直接量测。首先，先通过阻抗测量仪连结镀金上下压板，量测样品1的的欧姆阻抗Rs1，然后将第一样品的极板取出成为第二样品，再量测第二样品的欧姆阻抗Rs1。此时，将两次量的欧姆阻抗值相减后除以2便可得到气体扩散层与极板之间的表面接触阻抗值，也就是

RBP/GDL＝(Rs1-Rs2)/2。

现有的表面接触阻抗检测技术是以人工方式来记录量测值，亦即需以手动的方式将气压缸推到指定的压力，以此来增加检测仪的加压值，再逐步手动增加压力且同时手动纪录不同压力值下所测得的数据，直到量测到最终压力后才停止，整个过程非自动化，故需耗费较多的时间及人力。

实用新型内容

基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本实用新型的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个，换言之，本实用新型的目的之一是提供满足前述需求之一或多个的自动检测表面接触阻抗仪器

为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用以下技术方案：

伺服电动压力机，用于提供加压力；

上压板，连接于所述伺服电动压力机的一端；

下压板，用于置放样品，所述下压板与所述上压板平行对应设置；以及

阻抗测量仪，连接于所述伺服电动压力机，并耦接于所述样品，

其中，所述伺服电动压力机带动所述上压板往下移动至所述样品处并进行加压，通过所述阻抗测量仪量测所述样品的阻抗值。

作为优选方案，所述伺服电动压力机包括伺服马达及电动缸，所述伺服马达与所述电动缸互相垂直并电性连接，所述电动缸与所述上压板传动连接。

作为优选方案，还包括控制单元，所述控制单元与所述伺服电动压力机及所述阻抗测量仪电性连接。

作为优选方案，所述控制单元包括用户接口。

作为优选方案，还包括温控模块，所述温控模块与所述上压板及/或所述下压板电性连接，所述温控模块用以控制所述上压板及/或所述下压板的温度，以供所述阻抗测量仪取得不同温度下的阻抗值。

作为优选方案，所述伺服电动压力机通过所述上压板对所述样品逐次加压，以供所述阻抗测量仪量测每个加压阻抗值。

作为优选方案，还包括手动停止装置，所述手动停止装置与所述伺服电动压力机电性连接。

作为优选方案，还包括机壳，所述伺服电动压力机、所述上压板、所述下压板及所述阻抗测量仪位于所述机壳之内。

本实用新型与现有技术相比，有益效果是：

本实用新型提供的自动检测表面接触阻抗仪器通过使用自动化方式量测并搭配使用温控模块，达到操作简单、节省人力、效率提高及量测精准度提高的效果。

附图说明

图1是本实用新型实施例的表面接触阻抗检测原理示意图；

图2是本实用新型实施例的表面接触阻抗仪器的整体结构示意图；

图3a为图2的主视角示意图；

图3b为图2的右视角示意图；

图4控制单元示意图；

图5为本实用新型的表面接触阻抗检测仪的另一实施方式示意图；

图6为图5的另一示意图；

图7为本实用新型实施例进行加压量测时的示意图；

图中：100、表面接触阻抗仪器；110、伺服电动压力机；111、伺服马达；112、电动缸；120、测试台；121、上压板；122、下压板；130、阻抗测量仪；131、温度控制器；140、第一样品；141、第二样品；142、极板(金属板或石墨板)；143、上气体扩散层；144、下气体扩散层；150、机壳；160、用户接口；170、避震脚垫；180、安全闸门；190、控制单元。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

请参考图2至图4，本实施例提供的自动检测表面接触阻抗仪器100包含伺服电动压力机110、上压板121、下压板122、阻抗测量仪130、第一样品140、及第二样品141。其中伺服电动压力机110包含伺服马达111及电动缸112，伺服马达111与电动缸112互相垂直并彼此电性连接，伺服电动压力机110用于提供加压力，上压板121位于伺服电动压力机110的一端，更具体来说，上压板121位于电动缸112的一端，而下压板122位于上压板121的下方且与上压板121系彼此平行对应，下压板122用于置放样品140/141，阻抗测量仪130电性耦接于第一样品140及第二样品141。

将样品140/141放置于下压板122上之后，表面接触阻抗仪器100开始运作，此时伺服马达111会带动伺服电动压力机110及位于伺服电动压力机110的一端的上压板121向下方移动，直到上压板121压到测试第一样品140或第二样品141后会开始进行压缩(如图7所示)，这时候阻抗测量仪130会开始量测电阻值。加压方式为逐步增加压力，直到达到设定好的压力后，伺服电动压力机110才停止加压。

在至少一示例性的实施例中，表面接触阻抗仪器100进一步包括控制单元(图4)，控制单元(图4)与伺服马达111、阻抗测量仪130及温度控制器131电性连接。在至少一示例性的实施例中，控制单元(图4)与伺服马达111、上压板121、下压板122及阻抗测量仪130电性连接。

在至少一示例性的实施例中，控制单元(图4)可包括用户接口(图2、3未示)，用户接口(图2、3未示)可以为屏幕、触控屏幕、智能装置、计算机或任一人机接口装置。

在至少一示例性的实施例中，控制单元(图4)可通过用户接口(图2至图4未示)设定伺服电动压力机110的起始压合力、结束压合力、结束阻抗变化率、单点测量时间、及/或测量压力间隔等数值，伺服电动压力机110通过上压板121根据预先设定的数值对置放在下压板122上的测试第一样品140、第二样品141逐次加压(如图7所示)，以供阻抗测量仪130量测每个压力值下的电阻值。在至少一示例性的实施例中，控制单元(图4)可储存量测到的加压阻抗值供未来读取使用，亦可加载先前储存的量测的压力/阻抗值数据供参考及分析使用。在至少一示例性的实施例中，控制单元(图4)可将量测到的力压/阻抗值通过用户接口(图2、3未示)用图形化方式呈现。

在至少一示例性的实施例中，阻抗测量仪130为微阻计或其他能经由接触就测得欧姆阻抗值的装置。

在至少一示例性的实施例中，测试第一样品140为燃料电池的材料。在至少一示例性的实施例中，测试第一样品140包含二碳纸(或碳布)及一石墨极板。在至少一示例性的实施例中，测试第一样品140包含二碳纸(或碳布)及一金属极板)，以碳纸→极板→碳纸的三明治结构排列。

在至少一示例性的实施例中，测试第二样品141为燃料电池的材料。在至少一示例性的实施例中，测试第二样品141包含二碳纸(或碳布)。以碳纸→碳纸的结构排列。

在至少一示例性的实施例中，上压板121及下压板122形成一测试平台120，测试平台120的尺寸为10cmx10cm以下，较佳为5cmx5cm，所以测试第一样品140需裁切至该限定的尺寸范围内。

在至少一示例性的实施例中，表面接触阻抗仪器100进一步包含一温控模块(图未示)，温控模块(图未示)与上压板121及/或下压板122电性连接，温控模块(图未示)用以控制上压板121及/或下压板122的温度，以供阻抗测量仪130取得不同温度下的阻抗值。一般而言，质子交换膜燃料电池(Proton ExchangeMembraneFuelCell，简称：PEMFC)适当地操作温度为70℃以下，故加装温控模块(图未示)可提供一个较为贴近实际应用状态下的环境。在至少一示例性的实施例中，温度控制器(图未示)与控制单元190、上压板121及/或下压板122电性连接，温度控制器(图未示)通过控制单元190来设定上压板121及/或下压板122的温度，上压板121及下压板122的温度可为相同或不相同。

在至少一示例性的实施例中，控制单元(图4)可通过用户接口(图1至图3未示)控制表面接触阻抗检测仪100进行以下的动作：开始加热、开始加压、停止加压、停止量测、及/或停止加热。在至少一示例性的实施例中，控制单元(图4)具有复归功能，可通过用户接口(图2至图3未示)将伺服电动压力机110回复到零点/初始位置。

在至少一示例性的实施例中，温度控制器(图未示)包含加热器及温度传感器。在至少一示例性的实施例中，温度控制器(图未示)也可进一步包含冷却器。

在至少一示例性的实施例中，表面接触阻抗仪器100进一步包含手动停止装置(图未示)，手动停止装置(图未示)与伺服电动压力机110电性连接，使用者可通过手动停止装置(图未示)紧急停止伺服电动压力机110的动作。在至少一示例性的实施例中，表面接触阻抗检测仪100进一步包含设备开关(图未示)，设备开关(图未示)与控制单元(图4)电性连接，设备开关(图未示)用以将表面接触阻抗检测仪100开启或关闭。

请参考图5及图6，表面接触阻抗仪器100进一步包含机壳150，其中伺服电动压力机110、上压板121、下压板122、控制单元(图4)及阻抗测量仪130位于机壳150之内，而用户接口160则位于机壳的一侧上。在至少一示例性的实施例中，手动停止装置(图未示)及设备开关(图未示)位于机壳的任一外侧面上。在至少一示例性的实施例中，机壳150包含复数个避震脚垫170，避震脚垫170位于机壳150的下侧面上。在至少一示例性的实施例中，机壳150包含安全闸门180，安全闸门180位于机壳150的一侧，并对应于机壳150内的测试平台120之处，安全闸门180可为左右开启的双开闸门，使用者可通过打开安全闸门180将测试样品140、141放置于下压板122之上。在至少一示例性的实施例中，安全闸门180为开启状态时，表面接触阻抗检测仪100会因安全考虑将此状态以警示的方式显示于用户接口160上。

在至少一示例性的实施例中，机壳150可为金属材质，较佳为铝材质，手动停止装置(图未示)及设备开关(图未示)可为塑料材质或塑料组件，安全闸门180可为玻璃及/或塑料材质，避震脚垫170可为金属及/或橡胶材质，测试平台120可为金属材质，较佳为不锈钢及/或铝材质。

本实施例的表面接触阻抗仪器100具有使用过程，包含以下步骤：

步骤S1：准备待测第一样品140、第二样品141。将碳纸与极板(金属板或石墨板)裁减成一样面积5cmx5cm，依序迭成碳纸→极板→碳纸，形成第一样品140；依序迭成碳纸→碳纸，形成第二样品141。

步骤S2：第一样品140放妥至测试平台120中央的下压板122之处后，将安全闸门180关闭，于用户接口160上点选开始，表面接触阻抗仪器100此时会逐次量测压力/电阻值，并将量测的数据于用户接口160上显示。

步骤S3：第二样品141放妥至测试平台120中央的下压板122之处后，将安全闸门180关闭，于用户接口160上点选开始，表面接触阻抗仪器100此时会逐次量测压力/电阻值，并将量测的数据于用户接口160上显示。

步骤S4：将步骤S2与步骤S3所量测之压力/电阻值于控制单元190内进行运算，得到表面接触阻抗数据并于用户接口160上显示。

以上所述仅是对本实用新型的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本实用新型提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.自动检测表面接触阻抗仪器，其特征在于，包括：

伺服电动压力机，用于提供加压力；

上压板，连接于所述伺服电动压力机的一端；

下压板，用于置放样品，所述下压板与所述上压板平行对应设置；以及

阻抗测量仪，连接于所述伺服电动压力机，并耦接于所述样品，

其中，所述伺服电动压力机带动所述上压板往下移动至所述样品处并进行加压，通过所述阻抗测量仪量测所述样品的阻抗值。

2.根据权利要求1所述的自动检测表面接触阻抗仪器，其特征在于，所述伺服电动压力机包括伺服马达及电动缸，所述伺服马达与所述电动缸互相垂直并电性连接，所述电动缸与所述上压板传动连接。

3.根据权利要求1所述的自动检测表面接触阻抗仪器，其特征在于，还包括控制单元，所述控制单元与所述伺服电动压力机及所述阻抗测量仪电性连接。

4.根据权利要求3所述的自动检测表面接触阻抗仪器，其特征在于，所述控制单元包括用户接口。

5.根据权利要求1所述的自动检测表面接触阻抗仪器，其特征在于，还包括温控模块，所述温控模块与所述上压板及/或所述下压板电性连接，所述温控模块用以控制所述上压板及/或所述下压板的温度，以供所述阻抗测量仪取得不同温度下的阻抗值。

6.根据权利要求1所述的自动检测表面接触阻抗仪器，其特征在于，所述伺服电动压力机通过所述上压板对所述样品逐次加压，以供所述阻抗测量仪量测每个加压阻抗值。

7.根据权利要求1所述的自动检测表面接触阻抗仪器，其特征在于，还包括手动停止装置，所述手动停止装置与所述伺服电动压力机电性连接。

8.根据权利要求1所述的自动检测表面接触阻抗仪器，其特征在于，还包括机壳，所述伺服电动压力机、所述上压板、所述下压板及所述阻抗测量仪位于所述机壳之内。