CN220807092U - 电解池测试夹具及电解池试验工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电解性能测试领域，提供一种电解池测试夹具及电解池试验工装，包括：底座；第一端板和第二端板，设于底座上，第一端板和第二端板之间形成有容纳电解池的空间，第一端板和第二端板二者之一与底座固定连接、另一者与底座滑动连接，以实现两端板相对靠近或远离；压盘，移动设置于底座上，用于与第一端板或第二端板相抵接；驱动装置，设于底座上，用于带动压盘移动，以使第一端板和第二端板将电解池夹紧或放松。这样，通过驱动装置带动压盘运动，从而利用第一端板和第二端板将电解池夹紧固定，操作更加便利，提高装夹效率，且通过压盘抵压端板，受力面积大，有效避免装载压力分配不均，提高对电解池的密封效果，保证膜电极的性能测试。

Description

电解池测试夹具及电解池试验工装

技术领域

本实用新型涉及电解性能测试技术领域，尤其涉及一种电解池测试夹具及电解池试验工装。

背景技术

质子交换膜(Proton Exchange Membrane，PEM)电解水制氢技术凭借无污染、效率高等特点，成为未来制氢领域的主要发展趋势。质子交换膜电解池是一款高效制氢装置，在催化剂的作用下，液态水在阳极被分解为氢离子和氢氧根离子，氢离子通过质子交换膜传递到阴极。因此，催化剂和质子交换膜，合称为膜电极，对于电解池的性能起到非常重要的作用，在电解池进入量产之前，需要对膜电极进行测试以判断其性能是否符合预期。

目前，针对PEM电解池膜电极的性能测试，通常需要使用夹具将膜电极装夹在阴极板和阳极板之间，并配备相应的密封结构和扩散层部件构成单电解池，然后进行性能测试。

在测试时，需要用到多根螺栓将单电解池各部件进行紧固。但是这种紧固方式效率较低，拆装不便，且不能保证每根螺栓预紧力的均一性，容易造成受力不均，进而影响膜电极的性能测试过程。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电解池测试夹具及电解池试验工装，用以至少解决现有技术中所存在的问题之一。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种电解池测试夹具，包括：

底座；

相对设置的第一端板和第二端板，设置于所述底座上，所述第一端板和所述第二端板之间形成有用于容纳电解池的容置空间，所述第一端板和所述第二端板二者之一与所述底座固定连接、另一者与所述底座滑动连接，所述第一端板和所述第二端板能够相对靠近或相对远离；

压盘，移动设置于所述底座上，所述压盘用于与所述第一端板或所述第二端板相抵接；

驱动装置，设置于所述底座上，所述驱动装置用于带动所述压盘移动，以使所述第一端板和所述第二端板将所述电解池夹紧或放松。

根据本实用新型提供的电解池测试夹具，还包括定位机构，所述定位机构包括相适配的定位件和定位孔，所述定位件插入所述定位孔中，

所述第一端板和所述第二端板二者之一设有所述定位件、另一者设有所述定位孔，所述电解池设有供所述定位件穿过的通孔。

根据本实用新型提供的电解池测试夹具，还包括导向机构，所述导向机构包括滑动连接的导向件和导向槽，所述导向件在所述导向槽中滑动，

所述第二端板和所述电解池均与所述底座滑动连接，所述第二端板和所述电解池设有所述导向件，所述底座设有所述导向槽，或者，

所述第二端板和所述电解池设有所述导向槽，所述底座设有所述导向件。

根据本实用新型提供的电解池测试夹具，还包括：

凹陷部，设置于所述底座上，所述凹陷部与所述导向槽相连通，所述凹陷部用于供所述第二端板和所述电解池插入。

根据本实用新型提供的电解池测试夹具，所述底座与所述电解池的接触面上设有绝缘层。

根据本实用新型提供的电解池测试夹具，还包括：

入水口和出水口，分别设置于所述第一端板上，所述入水口和所述出水口均与所述电解池的电解液流道相连通，以形成电解液循环通路；

第一流量计，设置于所述入水口位置处，所述第一流量计用于检测所述入水口的电解液流量；

出气口，设置于所述第二端板上，所述出气口用于排出所述电解池产生的氢气；

第二流量计，设置于所述出气口位置处，所述第二流量计用于检测所述出气口的气体流量。

根据本实用新型提供的电解池测试夹具，还包括：

第一温度传感器，设置于所述入水口位置处，所述第一温度传感器用于检测所述入水口的电解液温度；

第二温度传感器，设置于所述出水口位置处，所述第二温度传感器用于检测所述出水口的电解液温度。

根据本实用新型提供的电解池测试夹具，还包括：

压力传感器，设置于所述出气口位置处，所述压力传感器用于检测所述出气口的气体压力。

根据本实用新型提供的电解池测试夹具，所述驱动装置包括：

伸缩件，与所述压盘相连接；

气压传动组件，与所述伸缩件相连接，所述气压传动组件用于带动所述伸缩件做伸缩运动。

本实用新型还提供一种电解池试验工装，包括如上述任一项所述的电解池测试夹具。

本实用新型提供的电解池测试夹具，包括：底座；相对设置的第一端板和第二端板，设置于底座上，第一端板和第二端板之间形成有用于容纳电解池的容置空间，第一端板和第二端板二者之一与底座固定连接、另一者与底座滑动连接，第一端板和第二端板能够相对靠近或相对远离；压盘，移动设置于底座上，压盘用于与第一端板或第二端板相抵接；驱动装置，设置于底座上，驱动装置用于带动压盘移动，以使第一端板和第二端板将电解池夹紧或放松。如此设置，通过驱动装置带动压盘运动，从而利用第一端板和第二端板将电解池夹紧固定，操作更加便利，提高装夹效率，且通过压盘抵压端板，受力面积大，有效避免装载压力分配不均，提高对电解池的密封效果，保证膜电极的性能测试。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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作简单地介绍，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的电解池测试夹具的结构示意图之一；

图2是本实用新型提供的电解池测试夹具的结构示意图之二；

图3是本实用新型提供的电解池测试夹具的爆炸图；

附图标记：

1：底座；2：第一端板；3：第二端板；4：电解池；41：阴极绝缘板；42：阴极集流板；43：阴极极板；44：阴极密封圈；45：膜电极；46：阳极密封圈；47：阳极极板；48：阳极集流板；49：阳极绝缘板；5：压盘；6：定位件；7：定位孔；8：导向件；9：导向槽；10：凹陷部；11：绝缘层；12：入水口；13：出水口；14：第一流量计；15：出气口；16：第二流量计；17：第一温度传感器；18：第二温度传感器；19：压力传感器；20：伸缩件；21：气压传动组件。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

下面结合图1至图3描述本实用新型的电解池测试夹具。

如图1至图3所示，本实用新型实施例提供了一种电解池测试夹具，包括底座1，相对设置的第一端板2和第二端板3，压盘5，以及驱动装置。具体来说，如图1所示，第一端板2和第二端板3设置于底座1上，第一端板2和第二端板3之间形成有用于容纳电解池4的容置空间。一般地，电解池4具有两个电极极板，分别代表阳极和阴极。具体地，如图3所示，沿第二端板3至第一端板2的方向，电解池4包括依次设置的阴极绝缘板41、阴极集流板42、阴极极板43、阴极密封圈44、膜电极45、阳极密封圈46、阳极极板47、阳极集流板48和阳极绝缘板49，以构成单电解池。当然，在电解池4的相邻两个部件之间均可设置密封圈(图中未全部示出)，以有效防止测试过程中水气的泄漏。在进行测试之前，可在夹具外按照上述顺序依次将各部件进行装配，完成单电解池的组装。单电解池装配完成后，将其放入两个端板之间。需要说明的是，扩散层直接压印在电极极板的流道侧，另外集流板也可集成在电极极板上，从而能够简化电解池4结构，大大提高装配效率和测试效率；密封圈可采用矩形截面的密封条，以能够有效保障电解池4内部的密封性。

第一端板2和第二端板3二者之一与底座1固定连接、另一者与底座1滑动连接，第一端板2和第二端板3能够相对靠近或相对远离，从而实现对电解池4的夹紧或放松。也就是说，第一端板2与底座1滑动连接，第二端板3与底座1固定连接。或者，如图2所示，第一端板2与底座1固定连接，例如可与底座1一体设置，或者可通过螺栓组件与底座1相连；第二端板3与底座1滑动连接。

压盘5移动设置于底座1上，压盘5用于与第一端板2或第二端板3相抵接。具体地，如图2所示，压盘5与第二端板3相接触或相分离，压盘5的中心对准第二端板3的中心。需要说明的是，压盘5的大小可根据端板的大小具体确定。从而通过压盘5对端板中间施压，加载均匀，增大接触面积，既克服了因拆装螺栓带来的效率低下的不足，又避免了螺栓加载会出现的端板中部发生变形导致密封性能受影响的问题。

驱动装置设置于底座1上，驱动装置用于带动压盘5移动，以使第一端板2和第二端板3将电解池4夹紧或放松。启动驱动装置，驱动压盘5向靠近端板的方向运动，与端板相接触，以对端板施压，将电解池4紧固，直至测试结束。然后驱动压盘5向远离端板的方向运动，解除对端板的作用力，放松电解池4，取下电解池4，以待进行下一次试验。

如此设置，通过驱动装置带动压盘5运动，对电解池端板进行加载，从而利用第一端板2和第二端板3将电解池4夹紧固定，操作更加便利，提高装夹效率，且通过压盘5抵压端板，受力面积大，有效避免装载压力分配不均，提高对电解池4的密封效果，保证膜电极的性能测试。

当然，在其他实施例中，该测试夹具的测试对象不仅限于上述单电解池测试膜电极性能，除此之外，还可以对不同结构的双极板、不同材料的扩散层、不同路线的电解池结构等进行测试，实现一体多用，测试范围广，测试对象丰富，实用性强，效率极高。由于不同结构的双极板对电解池性能的影响各不相同，因而测试使用的极板流场结构可以根据实际需要进行更换，同理，也可替换不同材料的扩散层以验证其性能。

需要说明的是，该测试夹具采用模块化集成设计，在对双极板进行测试时，可将扩散层(钛毡/碳纸)与双极板进行热压或粘合，形成一个整体，从而可缩短装配过程中的工序，解决了钛毡/碳布定位困难的问题，拆装容易，安装效率高。此外，集流板和双极板还可以进行一体化设计，在双极板上直接添加电耳，双极板同时也可作为集流板。双极板的材料可以是钛或者316L不锈钢，抗腐蚀镀层的材料可以是金、铂或者复合材料。

在本实用新型实施例中，电解池测试夹具还包括定位机构，定位机构包括相适配的定位件6和定位孔7，定位件6插入定位孔7中。第一端板2和第二端板3二者之一设有定位件6，另一者设有定位孔7，电解池4设有供定位件6穿过的通孔。

具体地，第一端板2设有定位件6，第二端板3设有定位孔7。或者，如图2所示，第一端板2设有定位孔7，第二端板3设有定位件6。定位件6可设置为定位销，定位销可与第二端板3一体成型。定位销可为多个，各个定位销沿第二端板3的周向均匀分布。定位销插入定位孔7中，定位孔7与定位销一一对应设置。例如，电解池可设置为方形电解池，其角部位置设有用于供定位销贯穿的通孔。第一端板2和第二端板3对应设置为方形端板，定位孔7和定位销布置于四个角部位置。需要说明的是，第一端板2和第二端板3的大小及形状等可根据电解池4的具体结构确定。

如此设置，通过定位件6便于在外部与电解池4各部件定位装配后再装入测试夹具中，可保证装配时的准确性，提高装配效率。

进一步地，在本实用新型实施例中，电解池测试夹具还包括导向机构，导向机构包括滑动连接的导向件8和导向槽9，导向件8在导向槽9中滑动。第二端板3和电解池4均与底座1滑动连接，第二端板3和电解池4设有导向件8，底座1设有导向槽9，或者，第二端板3和电解池4设有导向槽9，底座1设有导向件8。

具体来说，如图3所示，第一端板2与底座1固定连接，第二端板3和电解池4与底座1滑动连接，这样安装较为简便。底座1表面开设有导向槽9，第二端板3和电解池4设有导向件8。具体地，在电解池4中，极板、集流板和绝缘板的下端设有导向件8。导向槽9的数量至少为两个，间隔布置在底座1上。导向件8与导向槽9一一对应设置。需要说明的是，以如图3所示的电解池测试夹具的摆放位置来说，图中上下方向即为所指上下方位。

如此设置，将导向件8放入导向槽9中，导向件8能够在导向槽9中平顺滑动，可使电解池4和第二端板3沿一定轨迹滑动，起到导向限位作用，保证测试夹具的稳定性和装配时的便捷性。

作为本实用新型的可选实施例，导向槽9设置为燕尾槽，导向件8设置为与燕尾槽相适配的梯形滑块。如此设置，燕尾状的滑槽能够保证滑块稳定可靠地滑动，不会出现脱轨现象。

于本实用新型的具体实施例中，电解池测试夹具还包括凹陷部10，如图1所示，凹陷部10设置于底座1表面。凹陷部10与导向槽9相连通，例如，二者垂直相交且连通。凹陷部10用于供第二端板3和电解池4插入，需要说明的是，凹陷部10的大小可根据电解池4和第二端板3的大小具体确定。如此设置，将第二端板3和电解池4放入凹陷部10中，然后通过滑块滑入燕尾槽中，便于安装。

进一步地，在本实用新型实施例中，如图1所示，底座1与电解池4的接触面上设有绝缘层11。具体地，绝缘层11可选用塑胶等绝缘材料加工而成。如此设置，可避免底座1和电解池4之间导电，防止对测试者造成触电危险，保障测试人员及设备的安全性。需要说明的是，为了保证滑动过程中的平滑顺畅，绝缘层11应尽可能光滑，以减小摩擦系数，从而能够减小滑块与滑槽之间的摩擦，防止装配过程中出现卡顿的情况。

在本实用新型的具体实施例中，电解池测试夹具还包括入水口12，出水口13，出气口15，第一流量计14，以及第二流量计16。如图2所示，入水口12和出水口13分别设置于第一端板2上，入水口12和出水口13均与电解池4的电解液流道相连通，以形成电解液循环通路。第一流量计14设置于入水口12位置处，第一流量计14用于检测入水口12的电解液流量。这样进水口的流量能够与试验工装的控制系统中设定的进水量形成反馈对照，进而可指导供水系统的工作。出气口15设置于第二端板3上，出气口15用于排出电解池4产生的氢气。第二流量计16设置于出气口15位置处，第二流量计16用于检测出气口15的气体流量。这样能够监测生成气体的流量，一定程度上可以反映膜电极的性能。需要说明的是，可根据实际需要，决定辅助设备中各流量计的取舍以及布置位置等。

如此设置，测试时，液态水从入水口12进入电解池4，产生的氧气和未反应的水从出水口13流出，产生的氢气从出气口15流出。同时，通过第一流量计14和第二流量计16可以辅助监控电解水的流量和生成氢气的流量，以便更好地进行电解性能测试。

于本实用新型的可选实施例中，电解池测试夹具还包括第一温度传感器17和第二温度传感器18。如图2所示，第一温度传感器17设置于入水口12位置处，第一温度传感器17用于检测入水口12的电解液温度。第二温度传感器18设置于出水口13位置处，第二温度传感器18用于检测出水口13的电解液温度。这样根据进出水口的温度差，可以观测电解池4的发热情况，进而为辅助系统中的温度控制提供依据。

此外，电解池测试夹具还可包括压力传感器19，压力传感器19设置于出气口15位置处，压力传感器19用于检测出气口15的气体压力。需要说明的是，可根据实际需要，决定辅助设备中各传感器的取舍以及布置位置等。

如此设置，通过第一温度传感器17、第二温度传感器18、压力传感器19等可辅助监测进出水的温度、出气口的压力等，实时获取相关数据，以提高测试准确度。另外，上述传感器可与控制系统通信连接，以将实时采集的相应数据反馈至控制系统，以保证测试响应迅速。需要说明的是，上述传感器和控制系统为现有成熟技术，故其具体结构及电性连接关系等在此不再赘述。

在本实用新型的具体实施例中，驱动装置包括伸缩件20和气压传动组件21。具体来说，如图1所示，伸缩件20可配置为推杆，压盘5可配置为圆盘状，推杆固定连接于压盘5的中心。气压传动组件21可通过螺栓组件连接在底座1上，气压传动组件21与伸缩件20固定连接，气压传动组件21用于带动伸缩件20做伸缩运动。具体地，气压传动组件21可包括壳体和设置在壳体内的气缸，气缸的活塞杆与伸缩件20固定连接，气缸用于带动伸缩件20做伸缩运动。当伸缩件20向靠近第一端板2的方向伸出时，推动压盘5对第二端板2进行施压，从而与第一端板2配合夹紧电解池4，该操作需持续整个测试过程。当然，也可将气缸的活塞杆直接作为伸缩件20，活塞杆伸出壳体并与压盘5相连。此外，还可通过改变气压来设定装配压力，从而实现加载压力的精准控制，满足密封要求极高的电解池测试要求，提升密封效果和测试效率。进而该测试夹具还可用于确定最佳夹紧力大小，功能多样，扩大其适用范围。

如此设置，形成气动夹紧装置，其受力均匀，密封效果较好，且操作简便，加压夹紧、泄压放松，避免传统螺栓固定方式中需要手动施加预紧力的繁琐步骤。测试时，完成电解池4与测试夹具的装配后，对气压传动组件21通电，驱动伸缩件20和压盘5对第二端板2施压，指定所需压力，将电解池4与第一端板2紧密贴合。然后对电解池4接电，通入电解水，开始测试，测试全过程气压传动组件21均保持工作。完成测试工作后先对电解池4停水断电，再将气压传动组件21泄压。

下面对本实用新型提供的电解池试验工装进行描述，下文描述的电解池试验工装与上文描述的电解池测试夹具可相互对应参照。

本实用新型实施例还提供了一种电解池试验工装，包括如上述各个实施例中的电解池测试夹具。如此设置，通过驱动装置带动压盘5运动，对电解池端板进行加载，从而利用第一端板2和第二端板3将电解池4夹紧固定，操作更加便利，提高装夹效率，且通过压盘5抵压端板，受力面积大，有效避免装载压力分配不均，提高对电解池4的密封效果，保证膜电极的性能测试。该有益效果的推导过程和上述电解池测试夹具的有益效果的推导过程大致类似，故在此不再赘述。

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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分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各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电解池测试夹具，其特征在于，包括：

底座；

相对设置的第一端板和第二端板，设置于所述底座上，所述第一端板和所述第二端板之间形成有用于容纳电解池的容置空间，所述第一端板和所述第二端板二者之一与所述底座固定连接、另一者与所述底座滑动连接，所述第一端板和所述第二端板能够相对靠近或相对远离；

压盘，移动设置于所述底座上，所述压盘用于与所述第一端板或所述第二端板相抵接；

驱动装置，设置于所述底座上，所述驱动装置用于带动所述压盘移动，以使所述第一端板和所述第二端板将所述电解池夹紧或放松。

2.根据权利要求1所述的电解池测试夹具，其特征在于，还包括定位机构，所述定位机构包括相适配的定位件和定位孔，所述定位件插入所述定位孔中，

所述第一端板和所述第二端板二者之一设有所述定位件、另一者设有所述定位孔，所述电解池设有供所述定位件穿过的通孔。

3.根据权利要求1所述的电解池测试夹具，其特征在于，还包括导向机构，所述导向机构包括滑动连接的导向件和导向槽，所述导向件在所述导向槽中滑动，

所述第二端板和所述电解池均与所述底座滑动连接，所述第二端板和所述电解池设有所述导向件，所述底座设有所述导向槽，或者，

所述第二端板和所述电解池设有所述导向槽，所述底座设有所述导向件。

4.根据权利要求3所述的电解池测试夹具，其特征在于，还包括：

凹陷部，设置于所述底座上，所述凹陷部与所述导向槽相连通，所述凹陷部用于供所述第二端板和所述电解池插入。

5.根据权利要求1所述的电解池测试夹具，其特征在于，所述底座与所述电解池的接触面上设有绝缘层。

6.根据权利要求1所述的电解池测试夹具，其特征在于，还包括：

入水口和出水口，分别设置于所述第一端板上，所述入水口和所述出水口均与所述电解池的电解液流道相连通，以形成电解液循环通路；

第一流量计，设置于所述入水口位置处，所述第一流量计用于检测所述入水口的电解液流量；

出气口，设置于所述第二端板上，所述出气口用于排出所述电解池产生的氢气；

第二流量计，设置于所述出气口位置处，所述第二流量计用于检测所述出气口的气体流量。

7.根据权利要求6所述的电解池测试夹具，其特征在于，还包括：

第一温度传感器，设置于所述入水口位置处，所述第一温度传感器用于检测所述入水口的电解液温度；

第二温度传感器，设置于所述出水口位置处，所述第二温度传感器用于检测所述出水口的电解液温度。

8.根据权利要求6所述的电解池测试夹具，其特征在于，还包括：

压力传感器，设置于所述出气口位置处，所述压力传感器用于检测所述出气口的气体压力。

9.根据权利要求1所述的电解池测试夹具，其特征在于，所述驱动装置包括：

伸缩件，与所述压盘相连接；

气压传动组件，与所述伸缩件相连接，所述气压传动组件用于带动所述伸缩件做伸缩运动。

10.一种电解池试验工装，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的电解池测试夹具。