CN219574178U - 一种用于燃料电池单片测试夹具 - Google Patents

Abstract

一种用于燃料电池单片测试夹具，包括从左到右叠放设置的第一绝缘板、第一加热板、第一集流板、第一单极板、第二单极板、第二集流板、第二加热板、第二绝缘板，在第一单极板和第二单极板之间夹持固定待测试的膜电极；所述第一加热板和第二加热板上均开设有限位孔，在限位孔中设置有气体进出口接头；所述第一单极板上和第二单极板上正对限位孔的位置处开设有气体通孔，气体通孔与气体进出口接头相连通。本实用新型通过采用气体进出口接头的方式来传输气体，改变气体进出口接头与石墨极板的连接方式，降低石墨极板的厚度，提高测试夹具的散热能力，提高了装置气密性，保证了测试数据的准确可靠。

Description

一种用于燃料电池单片测试夹具

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种用于燃料电池单片测试夹具。

背景技术

氢燃料电池是将化学能转化为电能的能源装置，具有能量转换高、环境污染少等优点，具有广阔的市场应用前景，因而对其耐久性的测试显得尤为重要。氢燃料电池电堆是氢气和空气进行化学反应的重要场所。

目前实验室测试时所使用的夹具，大多采用在石墨极板上打螺栓孔的方式进行传输气流，并且气体进出口接头都直接固定在石墨极板上，这会要求石墨极板具有一定的厚度，对装置的散热产生一定的影响；同时也破坏了石墨极板的物理结构，影响装置的气密性，对测试结果也产生一定的影响。

为此，我们提出一种用于燃料电池单片测试夹具。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种用于燃料电池单片测试夹具，该燃料电池单片测试夹具可有效解决影响夹具散热以及破坏夹具结构等问题。

本实用新型为了实现上述目的，采用如下技术方案：

一种用于燃料电池单片测试夹具，包括从左到右叠放设置的第一绝缘板、第一加热板、第一集流板、第一单极板、第二单极板、第二集流板、第二加热板、第二绝缘板，在第一单极板和第二单极板之间夹持固定待测试的膜电极；所述第一加热板和第二加热板上均开设有限位孔，在限位孔中设置有气体进出口接头；所述第一单极板上和第二单极板上正对限位孔的位置处开设有气体通孔，气体通孔与气体进出口接头相连通。

优选地，所述气体进出口接头包括第一空心圆柱体和第二空心圆柱体，所述第一空心圆柱体位于远离膜电极一侧，所述第二空心圆柱体位于靠近膜电极一侧，第一空心圆柱体内径小于第二空心圆柱体，第一空心圆柱体长度大于第二空心圆柱体，在第一空心圆柱体与第二空心圆柱体连接处形成台阶结构，在台阶结构处设置有第一气体接头垫片。

优选地，还包括第二气体接头垫片，所述第二气体接头垫片位于气体进出口接头与第一单级板或第二单级板贴合处。

优选地，所述限位孔形状与所述气体进出口接头相适配。

优选地，所述第一加热板和第二加热板上均开设有与第一集流板或第二集流板相适配的集流板槽。

优选地，所述第一单极板和第二单极板均是由石墨制成的，且所述第一单极板上和第二单极板上均开设有热电偶测温孔。

优选地，所述第一单极板上和第二单极板上靠近膜电极一侧均开设有密封圈槽，所述密封圈槽内设置有密封圈，所述密封圈是由聚四氟乙烯制成的。

优选地，所述第一绝缘板和第二绝缘板均设置为回字形结构。

本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本实用新型通过改变气体进出口接头与石墨极板的连接方式，无需在石墨极板上打孔，从而降低石墨极板的厚度，提高燃料电池单片测试夹具的自然散热能力，同时提高测试温度的稳定性，保证了测试数据的准确可靠。

2、本实用新型通过采用设置气体进出口接头的方式来进行传输气流，不会破坏石墨极板的物理结构，降低了材料更换的成本，提高了燃料电池单片测试夹具的使用寿命。

附图说明

图1为燃料电池单片测试夹具整体结构展开图；

图2为燃料电池单片测试夹具侧面刨面图；

图3为燃料电池单片测试夹具局部结构示意图；

图4为燃料电池单片测试夹具外观示意图；

图5为燃料电池单片测试夹具局部结构示意图；

图中：110-第一绝缘板、120-第一加热板、130-第一集流板、140-第一单极板、150-膜电极、160-第二单极板、170-第二集流板、180-第二加热板、190-第二绝缘板、121-集流板槽、122-加热棒孔、123-限位孔、124-气体进出口接头、125-第一气体接头垫片、126-第二气体接头垫片、127-第一空心圆柱体、128-第二空心圆柱体、141-密封圈槽、142-密封圈、143-气体通孔、144-热电偶测温孔、145-流道。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。

结合图1至图5所示，本实用新型提出了一种用于燃料电池单片测试夹具，其中包括，从左到右叠放设置的第一绝缘板110、第一加热板120、第一集流板130，第一单极板140、膜电极150、第二单极板160、第二集流板170、第二加热板180、第二绝缘板190，在第一单极板140和第二单极板160之间夹持固定待测试的膜电极150，对膜电极150的耐久性性能进行测试。

第一加热板120和第二加热板180上均开设有限位孔123，在限位孔123中设置有气体进出口接头124，限位孔123形状与气体进出口接头124相适配。第一单极板140和第二单极板160上正对限位孔123的位置处开设有气体通孔143，气体通孔143与气体进出口接头124相连通。

夹具为对称结构，阴极结构和阳极结构相同。

外界供应的气体可以通过气体进出口接头124进入至燃料电池单片测试夹具内部，以提供膜电极150耐久性性能检测所需要的反应气体。

气体进出口接头124包括第一空心圆柱体127和第二空心圆柱体128，第一空心圆柱体127位于远离膜电极150一侧，所述第二空心圆柱体128位于靠近膜电极150一侧，第一空心圆柱体127内径小于第二空心圆柱体128，第一空心圆柱体127长度大于第二空心圆柱体128，在第一空心圆柱体127与第二空心圆柱体128连接处形成台阶结构，在台阶结构处设置有第一气体接头垫片125。当气体进出口接头124插入所适配的限位孔123中，第一气体接头垫片125置于气体进出口接头124和第一加热板120或第二加热板180的贴合处，当用螺栓禁锢装配夹具时，进一步通过挤压第一气体接头垫片125使其形变进行密封。

第二气体接头垫片126位于气体进出口接头124与第一单级板140或第二单级板160贴合处，当用螺栓禁锢装配夹具时，进一步通过挤压垫片使其形变进行密封，提高装置整体的气密性。第一气体接头垫片125和第二气体接头垫片126的设置，使其测试夹具在测试过程中不会损伤石墨极板，且如果有密封效果不好的情况，可直接更换气体接头垫片。

气体进出口接头124可以从第一加热板120靠近膜电极150一侧取出，不可以从第一加热板120远离膜电极150一侧取出。夹具装配时需先将气体进出口接头124、第一气体接头垫片125以及第二气体接头垫片126，放入限位孔123内，再固定夹具外围螺栓。

本测试夹具采用气体进出口接头124传输气体，而非采用在石墨极板打螺栓孔的方式进行传输气体，避免了对石墨极板的损坏，保证了装置良好的气密性，提高了测试结果的准确性。

第一加热板120和第二加热板180上均开设有与第一集流板130或第二集流板170相适配的集流板槽121。第一集流板130和第二集流板170可嵌入与之相适配的集流板槽121，该设计结构可以降低测试夹具的整体厚度，有利于燃料电池测试夹具的自然散热。

第一集流板130和第二集流板170为不规则结构，夹具装配时第一集流板130和第二集流版170不与气体进出口接头124相接触，避开了气体进出口接头124的布置，降低了测试夹具漏气的风险。第一集流板130和第二集流板170的主要作用是将化学反应产生的电能输送到外部负载。

第一单极板140和第二单级板160均为石墨材料制成，石墨材料刚性较好，可提高燃料电池单片测试夹具的耐久性和结构强度，从而提高了燃料电池单片测试夹具的使用寿命；第一单级板140和第二单级板160的侧壁均开设热电偶测温孔144，便于与热电偶相连接，可以检测第一单级板140和第二单级板160的温度，保证其工作时的稳定性。

第一单极板140和第二单级板160靠近膜电极150的一侧开设有流道145，流道145的路径布置设置为蛇形，并且流道145具有一定的深度，可供外界输入的反应气体在燃料电池单片测试夹具各处均匀分布和扩散，提高了膜电极150性能测试的检测精度。

第一单极板140和第二单级板160远离膜电极150的一侧仅开设气体通孔143，无需打螺栓孔，不会破坏第一单极板140和第二单级板160的物理结构，延长了使用寿命；同时无需打螺栓孔，不用考虑打螺栓孔所需要预留的空间，使整个测试夹具的厚度也降低，有利于测试夹具的自然散热。

第一单极板140和第二单极板160上靠近膜电极一侧均开设有密封圈槽141，密封圈槽141内设置有密封圈142，通过密封圈142的形变，对膜电极150实施气密。密封圈142是由聚四氟乙烯制成的。

最外侧的第一绝缘板110和第二绝缘板190设置为回字形结构，有利于燃料电池单片测试夹具散热。目前燃料电池的工作电压范围为200～400V，为了保证电堆使用安全，良好的绝缘保护不可或缺。绝缘板确保电堆使用中外壳绝缘，保证使用安全性，要求其具有良好的绝缘性，其材质可为硅胶等其他绝缘材料。

第一加热板120选用导热但是绝缘的材质，避免测试数据不准确。如果第一加热板120选用导热但不绝缘的材质，第一加热板120与第一集流板130中间需设有绝缘垫片，第一加热板120内集流板槽121深度需等于绝缘垫片加第一集流板130总厚度。第一加热板120上开设有加热棒孔122，方便插入加热棒，以此达到实验所需温度。

在本实施例中，第一绝缘板110、第一加热板120、第一单极板140、第二单极板160、第二加热板180、第二绝缘板190均开设8个外围螺栓固定孔，便于设置安装螺栓，且螺栓表面设置有绝缘层，避免工作过程中产生干扰。

该燃料电池单片测试夹具的装配过程如下，用于测试的膜电极150夹持固定在第一单级板140和第二单级板160之间，第一集流板130和第二集流板170分别嵌入第一加热板120和第二加热板180靠近膜电极150一侧开设的集流板槽121内部，气体进出口接头124和第一气体接头垫片125从第一加热板120靠近膜电极150一侧插入限位孔123中，将第二气体接头垫片126固定于气体进出口接头124和第一单级板140贴合处。气体通孔143与气体进出口接头124相连通，最外层第一绝缘板110和第一加热板120相贴合，第二绝缘板190和第二加热板180相贴合，最后用紧固螺栓加紧固定夹具。

测试过程进气过程如下，外界供应的气体通过气体进出口接头124，直接穿过第一加热板120和第二加热板180，经过加热后的气体，由气体进出口接头124输送到达第一单极板140和第二单极板160的气体通孔143处，然后经第一单极板140和第二单极板160靠近膜电极150一侧的流道在膜电极150处进行化学反应。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“内侧”“外侧”等所指示方位或位置是相对于测试样品膜电极的位置，近于膜电极一侧为“内侧”，较远于膜电极一侧为“外侧”，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述。

当然，以上说明仅仅为本实用新型的较佳实施例，本实用新型并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本实用新型的保护。

Claims (8)

1.一种用于燃料电池单片测试夹具，其特征在于，包括从左到右叠放设置的第一绝缘板、第一加热板、第一集流板、第一单极板、第二单极板、第二集流板、第二加热板、第二绝缘板，在第一单极板和第二单极板之间夹持固定待测试的膜电极；

所述第一加热板和第二加热板上均开设有限位孔，在限位孔中设置有气体进出口接头；

所述第一单极板上和第二单极板上正对限位孔的位置处开设有气体通孔，气体通孔与气体进出口接头相连通。

2.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池单片测试夹具，其特征在于，所述气体进出口接头包括第一空心圆柱体和第二空心圆柱体，所述第一空心圆柱体位于远离膜电极一侧，所述第二空心圆柱体位于靠近膜电极一侧，第一空心圆柱体内径小于第二空心圆柱体，第一空心圆柱体长度大于第二空心圆柱体，在第一空心圆柱体与第二空心圆柱体连接处形成台阶结构，在台阶结构处设置有第一气体接头垫片。

3.根据权利要求2所述的一种用于燃料电池单片测试夹具，其特征在于，还包括第二气体接头垫片，所述第二气体接头垫片位于气体进出口接头与第一单级板或第二单级板贴合处。

4.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池单片测试夹具，其特征在于，所述限位孔形状与所述气体进出口接头相适配。

5.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池单片测试夹具，其特征在于，所述第一加热板和第二加热板上均开设有与第一集流板或第二集流板相适配的集流板槽。

6.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池单片测试夹具，其特征在于，所述第一单极板和第二单极板均是由石墨制成的，且所述第一单极板上和第二单极板上均开设有热电偶测温孔。

7.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池单片测试夹具，其特征在于，所述第一单极板上和第二单极板上靠近膜电极一侧均开设有密封圈槽，所述密封圈槽内设置有密封圈，所述密封圈是由聚四氟乙烯制成的。

8.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池单片测试夹具，其特征在于，所述第一绝缘板和第二绝缘板均设置为回字形结构。