CN219677292U - 一种可视化氢燃料电池双极板流体分布均匀性检测工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种可视化氢燃料电池双极板流体分布均匀性检测工装。包括：上压板和下压板，所述上压板和所述下压板的正面一侧分别依次设置有氢流输出槽、水流输入槽和氧流输入槽，另一侧分别依次设置有氧流输出槽、水流输出槽和氢流输入槽；所述上压板和所述下压板的背面均开设有方形槽I和方形槽II，在所述方形槽I的内部设置有长条形通孔I，所述方形槽II的底部均开设若干个长条形通孔II，在所述长条形通孔I与所述长条形通孔II的下方设置胶片并固定。本实用新型的技术方案解决了现有技术中的缺乏实际可观察检测双极板流道对气体分布均匀性的装置的问题。

Description

一种可视化氢燃料电池双极板流体分布均匀性检测工装

技术领域

本实用新型涉及氢燃料电池技术领域，具体而言，尤其涉及一种可视化氢燃料电池双极板流体分布均匀性检测工装。

背景技术

燃料电池是通过电化学反应将燃料中的化学能直接转化为电能的发电装置，具有能量转化效率高、零排放无污染、无噪声等特点，应用领域十分广泛。

燃料电池是整体电池系统的核心组成部分，作为燃料电池的重要部件，双极板主要为电池内部的气体提供流道，防止电池气室内的氢气和氧气互串，一旦双极板流道对气体分布不均，将对电池的性能、运行效率及寿命有很大影响，但在双极板流道的设计过程中大多采用流体仿真对流体分布进行计算分析，目前还缺乏实际可观察检测双极板流道对气体分布均匀性的装置。

发明内容

根据上述提出的缺乏实际可观察检测双极板流道对气体分布均匀性的装置的技术问题，而提供一种可视化燃料电池双极板流体分布均匀性检测工装。本实用新型主要利用在上压板和下压板上开设方形槽，向流场内部注入颜料，可直观的检测颜料在流场区或分配区的分布情况，从而检测双极板流场区结构设计是否满足流体分布均匀性的要求。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种可视化燃料电池双极板流体分布均匀性检测工装，包括：上压板和下压板，所述上压板和所述下压板的正面一侧分别依次设置有氢流输出槽、水流输入槽和氧流输入槽，另一侧分别依次设置有氧流输出槽、水流输出槽和氢流输入槽；

所述上压板和所述下压板的背面均开设有方形槽I和方形槽II，在所述方形槽I的内部设置有长条形通孔I，所述方形槽II的底部均开设若干个长条形通孔II，在所述长条形通孔I与所述长条形通孔II的下方设置胶片并固定。

进一步地，所述上压板和所述下压板的四周分别设置有若干个限位孔，所述限位孔为通孔，在所述上压板与所述下压板之间放置待测双极板，螺杆穿过所述通孔将所述上压板、所述待测双极板和所述下压板固定连接。

进一步地，所述方形槽I靠近所述水流输入槽处，所述上压板和所述下压板的背面均开设两个所述方形槽II，其中一个所述方形槽II位于所述待测双极板流场区的输入侧，另一个所述方形槽II位于所述流场区的输出侧。

进一步地，所述上压板和所述下压板上分别开设有氢气输出口、水流输入口、氧气输入口、开设有氧气输出口、水流输出口和氢气输入口，所述氢流输出槽和所述氢流输入槽的底部分别开设有与所述氢气输出口和所述氢气输入口连通的氢气导气孔I和氢气导气孔II，所述水流输入槽和所述水流输出槽的底部分别开设与所述水流输入口和所述水流输出口连通的导水孔I和导水孔II，所述氧流输入槽和所述氧流输出槽的底部分别开设与所述氧气输入口和所述氧气输出口连通的氧气导气孔I和氧气导气孔II。

进一步地，所述上压板和所述下压板的正面均设置有密封凹槽，所述密封凹槽与待测双极板上的密封凹槽I相匹配，所述密封凹槽中放置密封胶线使所述上压板、所述待测双极板与所述下压板之间密封，所述密封胶线的厚度为0.8mm。

进一步地，所述氢气输出口、所述氢气输入口、所述水流输入口、所述水流输出口、所述氧气输入口和所述氧气输出口的内部均设有与外接管头接口相匹配的螺纹。

进一步地，所述下压板上的所述方形槽I的位置与所述上压板上的所述方形槽I位置呈中心对称。

进一步地，所述上压板、所述下压板和所述胶片为透明材质。

进一步地，所述长条形通孔II与所述待测双极板上的流道位置一一对应，用于观测所述流道中水流颜色分布情况。

较现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型提供的一种可视化燃料电池双极板流体分布均匀性检测工装，通过在上压板和下压板上开设方形槽，向流场内部注入颜料，观察颜料在流场区或分配区的分布情况，不仅可以检测双极板流场区结构设计是否满足流体分布均匀性的要求，还可检测双极板分配区对流体分配是否均匀合理，检测结果直观可视。

2、本实用新型提供的一种可视化燃料电池双极板流体分布均匀性检测工装，工装组装操作简单，占用空间小，可对单片双极板的流场进行检测，避免在研发过程中组装多节电池对双极板进行实验，简化了实验流程，降低研发成本，节省资源，应用范围广。

综上，应用本实用新型的技术方案在上压板和下压板上开设方形槽，向流场内部注入颜料，可直观检测颜料在流场区或分配区的分布情况，从而检测双极板流场区结构设计是否满足流体分布均匀性的要求。因此，本实用新型的技术方案解决了现有技术中的缺乏实际可观察检测双极板流道对气体分布均匀性的装置的问题。

基于上述理由本实用新型可在氢燃料电池等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所述的可视化氢燃料电池双极板分布均匀性检测工装结构示意图。

图2为本实用新型所述的上压板结构示意图。

图3为本实用新型所述的上压板背面结构示意图。

图4为本实用新型所述的双极板结构示意图。

图中：1、上压板；2、下压板；3、密封凹槽；4、方形槽I；5、方形槽II；6、限位孔；7、双极板；8、氢气出口；9、氧气入口；10、氧气出口；11、氢气入口；12、氢流输出槽；13、氧流输入槽；14、氧流输出槽；15、氢流输入槽；16、氧气输出口；17、氢气输入口；18、氢气输出口；19、氧气输入口。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

实施例1

如图1～3所示，本实用新型提供了一种可视化氢燃料电池双极板流体分布均匀性检测工装，包括上压板1和下压板2，待测双极板7的一侧从上至下依次开设氢气出口8、水流进口和氧气入口9，另一侧从上至下依次开设氧气出口10、水流出口和氢气入口11，所述待测双极板7设置有密封凹槽I；

所述上压板1的正面一侧设置有与所述氢气出口8、所述水流进口和所述氧气入口9相匹配的氢流输出槽12、水流输入槽和氧流输入槽13，所述上压板1的正面另一侧设置有与所述氧气出口10、所述水流出口和所述氢气入口11相匹配的氧流输出槽14、水流输出槽和氢流输入槽15；

在所述上压板1靠近所述氢流输出槽12的侧面从上至下依次开设有所述氢气输出口18、所述水流输入口和所述氧气输入口19，在靠近所述氧流输出槽14的侧面从上至下依次开设有所述氧气输出口16、水流输出口和所述氢气输入口17；

所述氢流输出槽12和所述氢流输入槽15的底部分别开设有与所述氢气输出口18和所述氢气输入口17连通的氢气导气孔I和氢气导气孔II，所述水流输入槽和所述水流输出槽的底部分别开设与所述水流输入口和所述水流输出口连通的导水孔I和导水孔II，所述氧流输入槽13和所述氧流输出槽14的底部分别开设与所述氧气输入口19和所述氧气输出口16连通的氧气导气孔I和氧气导气孔II；

所述上压板1的背面在靠近所述水流输入槽处开设所述方形槽I 4，在所述方形槽I 4的底部设置有长条形通孔I，所述上压板1的背面开设两个所述方形槽II 5，其中一个所述方形槽II 5位于所述待测双极板7的流场区的输入侧，另一个所述方形槽II 5位于所述流场区的输出侧，两个所述方形槽II 5的底部均开设若干个长条形通孔II，在所述长条形通孔I与所述长条形通孔II的上方设置胶片，所述胶片通过螺丝与所述上压板1固定；

所述上压板1的四周设置有若干个限位孔6，所述限位孔6为通孔，所述上压板1与所述下压板2之间放置所述待测双极板7，螺杆穿过所述限位孔6使所述上压板1、所述待测双极板7和所述下压板2固定连接；

所述上压板1的正面还设置有所述密封凹槽3，所述密封凹槽3与待测双极板7上的密封凹槽I相匹配；

所述下压板2上除所述方形槽I 4的位置与所述上压板1上所述方形槽I 4位置呈中心对称外，剩余结构完全相同。

进一步地，所述氢气输出口18、所述氢气输入口17、所述水流输入口、所述水流输出口、所述氧气输入口19和所述氧气输出口16的内部均设有与外接管头接口相匹配的螺纹，所述外接管头通过透明水管与水泵相连，用于提供冷却水。

进一步地，所述密封凹槽3中放置密封胶线，用于密封所述上压板1、所述待测双极板7和所述下压板2，所述密封胶线厚度0.8mm，所述密封凹槽3的深度和宽度取决于所述密封胶线的实际压缩受力情况。

进一步地，所述氢气入口11与所述氢气出口8、所述氧气入口9与所述氧气出口10呈斜对称设置，使流体在所述流场区内对流，使氢气和氧气在所述流场区充分接触。

进一步地，所述胶片为透明材质，所述胶片与所述螺丝均用于密封所述长条形通孔，防止水溢出。

进一步地，所述上压板1与所述下压板2均为透明材质，便于观测颜料分布情况。

进一步地，所述长条形通孔II与所述待测双极板7上的流道位置一一对应，用于观测所述流道中水流颜色分布情况。

进一步地，所述方形槽I 4用于向所述水流输入槽中注入颜料，所述方形槽I 4靠近所述水流输入槽是为了便于观察在向所述水流输入槽中加入所述颜料后，所述颜料在所述待测双极板7内分配区的整体分布情况。

进一步地，所述方形槽II 5用于向所述分配区内注入所述颜料，便于观察所述颜料在所述待测双极板7的流场区内的分布情况。

所述可视化氢燃料电池双极板流体分布均匀性检测工装的使用方法：

S1：在上压板1和下压板2的密封凹槽3内放置密封胶线，依次堆叠下压板2、待测双极板7和上压板1，使待测双极板7上的氢气入口11、氢气出口8、氧气入口9和氧气出口10分别与上压板1上的氢流输入槽15、氢流输出槽12、氧流输入槽13和氧流输出槽14一一对应，密封凹槽I分别与上压板1和下压板2上的密封胶线对应，螺杆依次插入限位孔6中，对螺杆施加4N·m的扭力使上压板1、待测双极板7和下压板2密封固定；

S2：将组装完成的固定工装放置在平整的测试环境中，氢气输出口、氢气输入口、水流输入口、水流输出口、氧气输入口和氧气输出口分别连接外接管头，外接管头通过透明水管与水泵连接，启动水泵，向待测双极板7的检测通道中注水；

S3：在水流正常循环后，使用注射器向方形槽I 4内注入颜料，观察颜料在待测双极板7的分配区的分布情况，判断待测双极板7对流体分配的能力；

S4：待颜料颜色完全褪去后，使用注射器向方形槽II 5内注入颜料，观察颜料在待测双极板7流场区内的分布情况，判断流体在流场区分布均匀性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种可视化氢燃料电池双极板流体分布均匀性检测工装，其特征在于，包括：上压板和下压板，所述上压板和所述下压板的正面一侧分别依次设置有氢流输出槽、水流输入槽和氧流输入槽，另一侧分别依次设置有氧流输出槽、水流输出槽和氢流输入槽；

所述上压板和所述下压板的背面均开设有方形槽I和方形槽II，在所述方形槽I的内部设置有长条形通孔I，所述方形槽II的底部均开设若干个长条形通孔II，在所述长条形通孔I与所述长条形通孔II的下方设置胶片并固定。

2.根据权利要求1所述的可视化氢燃料电池双极板流体分布均匀性检测工装，其特征在于，所述上压板和所述下压板的四周分别设置有若干个限位孔，所述限位孔为通孔，在所述上压板与所述下压板之间放置待测双极板，螺杆穿过所述通孔将所述上压板、所述待测双极板和所述下压板固定连接。

3.根据权利要求2所述的可视化氢燃料电池双极板流体分布均匀性检测工装，其特征在于，所述方形槽I靠近所述水流输入槽处，所述上压板和所述下压板的背面均开设两个所述方形槽II，其中一个所述方形槽II位于所述待测双极板流场区的输入侧，另一个所述方形槽II位于所述流场区的输出侧。

4.根据权利要求3所述的可视化氢燃料电池双极板流体分布均匀性检测工装，其特征在于，所述上压板和所述下压板上分别开设有氢气输出口、水流输入口、氧气输入口、开设有氧气输出口、水流输出口和氢气输入口，所述氢流输出槽和所述氢流输入槽的底部分别开设有与所述氢气输出口和所述氢气输入口连通的氢气导气孔I和氢气导气孔II，所述水流输入槽和所述水流输出槽的底部分别开设与所述水流输入口和所述水流输出口连通的导水孔I和导水孔II，所述氧流输入槽和所述氧流输出槽的底部分别开设与所述氧气输入口和所述氧气输出口连通的氧气导气孔I和氧气导气孔II。

5.根据权利要求3所述的可视化氢燃料电池双极板流体分布均匀性检测工装，其特征在于，所述上压板和所述下压板的正面均设置有密封凹槽，所述密封凹槽与待测双极板上的密封凹槽I相匹配，所述密封凹槽中放置密封胶线使所述上压板、所述待测双极板与所述下压板之间密封，所述密封胶线的厚度为0.8mm。

6.根据权利要求4所述的可视化氢燃料电池双极板流体分布均匀性检测工装，其特征在于，所述氢气输出口、所述氢气输入口、所述水流输入口、所述水流输出口、所述氧气输入口和所述氧气输出口的内部均设有与外接管头接口相匹配的螺纹。

7.根据权利要求1所述的可视化氢燃料电池双极板流体分布均匀性检测工装，其特征在于，所述下压板上的所述方形槽I的位置与所述上压板上的所述方形槽I位置呈中心对称。

8.根据权利要求1所述的可视化氢燃料电池双极板流体分布均匀性检测工装，其特征在于，所述上压板、所述下压板和所述胶片为透明材质。

9.根据权利要求6所述的可视化氢燃料电池双极板流体分布均匀性检测工装，其特征在于，所述长条形通孔II与所述待测双极板上的流道位置一一对应，用于观测所述流道中水流颜色分布情况。