CN221148572U - 燃料电池管路检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于燃料电池检测技术领域，公开了一种燃料电池管路检测装置，包括蒸汽回流机构、回流水容纳机构以及去离子水容纳机构。待测阴极管安装于该蒸汽回流机构中，该蒸汽回流机构能够冲刷该待测阴极管的内壁，并形成析出物回流水。该回流水容纳机构包括回流水箱，该蒸汽回流机构选择性连通于该回流水箱，该析出物回流水能够容纳于该回流水箱中。该去离子水容纳机构包括去离子水箱，该去离子水箱中容纳有去离子水，该回流水箱和该去离子水箱选择性连通于燃料电池电堆。该燃料电池管路检测装置能够用于燃料电池的阴极管的原位检测试验中，辅助分析燃料电池的阴极管的析出物对燃料电池的影响。

Description

燃料电池管路检测装置

技术领域

本实用新型涉及燃料电池检测技术领域，尤其涉及一种燃料电池管路检测装置。

背景技术

燃料电池的膜电极组件容易受到各种阴阳离子或有机化合物组分的影响，从而导致性能衰减。特别是燃料电池的阴极管路，由于其长期处于高温高湿状态，更加速了各种有害组分的析出。因此，阴极管的材质选择十分重要。

但是现有的针对燃料电池阴极管的分析测试一般仅聚焦于对阴极管本身析出物的成分和含量的检测，并没有对检测某种材质的阴极管能否运用于燃料电池提供可靠连续的检测装置。

因此，亟需一种燃料电池管路检测装置，以解决以上问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种燃料电池管路检测装置，该燃料电池管路检测装置能够用于燃料电池的阴极管的原位检测试验中，辅助分析燃料电池的阴极管的析出物对燃料电池的影响。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

燃料电池管路检测装置，包括：

蒸汽回流机构，待测阴极管安装于所述蒸汽回流机构中，所述蒸汽回流机构能够冲刷所述待测阴极管的内壁，并形成析出物回流水；

回流水容纳机构，所述回流水容纳机构包括回流水箱，所述蒸汽回流机构选择性连通于所述回流水箱，所述析出物回流水能够容纳于所述回流水箱中；

去离子水容纳机构，所述去离子水容纳机构包括去离子水箱，所述去离子水箱中容纳有去离子水，所述回流水箱和所述去离子水箱选择性连通于燃料电池电堆。

作为本实用新型提供的燃料电池管路检测装置的优选方案，所述回流水容纳机构还包括电导率检测仪，所述电导率检测仪连接于所述回流水箱，能够检测所述回流水箱中的所述析出物回流水的电导率。

作为本实用新型提供的燃料电池管路检测装置的优选方案，所述燃料电池管路检测装置还包括电化学性能测试模块，所述电化学性能测试模块连接于所述燃料电池电堆，被配置为检测所述燃料电池电堆的电流、电压和阻抗。

作为本实用新型提供的燃料电池管路检测装置的优选方案，所述燃料电池管路检测装置还包括增湿器，所述增湿器连通于所述燃料电池电堆，所述回流水箱和所述去离子水箱分别选择性连通于所述增湿器，所述增湿器能够通过阴极气体将所述析出物回流水或去离子水带入所述燃料电池电堆。

作为本实用新型提供的燃料电池管路检测装置的优选方案，所述回流水箱与所述增湿器的连通管路中设置有第一阀门；所述去离子水箱与所述增湿器的连通管路中设置有第二阀门。

作为本实用新型提供的燃料电池管路检测装置的优选方案，所述蒸汽回流机构包括盛接容器、冷凝管和加热套，所述冷凝管位于所述盛接容器重力方向的上方，所述盛接容器设置于所述加热套中，所述盛接容器中容纳有去离子水，所述加热套加热所述盛接容器中的去离子水并形成去离子水蒸气，所述待测阴极管连通设置于所述盛接容器和所述冷凝管之间，所述去离子水蒸气能够冲刷所述待测阴极管的内壁，所述冷凝管能够冷凝冲刷所述待测阴极管的内壁后的所述去离子水蒸气，形成所述析出物回流水。

作为本实用新型提供的燃料电池管路检测装置的优选方案，所述蒸汽回流机构还包括接口管，所述接口管插设于所述盛接容器中，并选择性连通于所述回流水箱。

作为本实用新型提供的燃料电池管路检测装置的优选方案，所述蒸汽回流机构还包括温度计，所述温度计插设于所述盛接容器中，以检测蒸汽回流机构的工作温度。

作为本实用新型提供的燃料电池管路检测装置的优选方案，所述回流水容纳机构还包括水泵，所述水泵连通于所述回流水箱，所述盛接容器选择性连通于所述水泵。

作为本实用新型提供的燃料电池管路检测装置的优选方案，所述回流水容纳机构还包括排水阀，所述排水阀设置于所述回流水箱的排水管中，以控制所述排水管的开闭。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的燃料电池管路检测装置包括蒸汽回流机构、回流水容纳机构以及去离子水容纳机构。待测阴极管安装于该蒸汽回流机构中，该蒸汽回流机构能够冲刷该待测阴极管的内壁，并形成析出物回流水。也就是说，该蒸汽回流机构能够模拟待测阴极管的工作条件，以使待测阴极管内壁的析出物与去离子水共同形成析出物回流水。该回流水容纳机构包括回流水箱，该蒸汽回流机构选择性连通于该回流水箱，该析出物回流水能够容纳于该回流水箱中。该去离子水容纳机构包括去离子水箱，该去离子水箱中容纳有去离子水，该回流水箱和该去离子水箱选择性连通于燃料电池电堆。也就是说，该回流水箱能够暂存析出物回流水，该离子水箱能够暂存去离子水，分别对析出物回流水和去离子水通入燃料电池电堆时，燃料电池电堆性能的不同表现，即可形成对照，分析燃料电池的阴极管的析出物对燃料电池的影响。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的燃料电池管路检测装置的示意图；

图2是本实用新型实施例提供的蒸汽回流机构的结构示意图。

图中：

10、待测阴极管；20、燃料电池电堆；

100、蒸汽回流机构；110、盛接容器；120、冷凝管；130、加热套；140、接口管；150、温度计；

200、回流水容纳机构；210、回流水箱；220、电导率检测仪；230、第一阀门；240、排水阀；250、水泵；260、第三阀门；

300、去离子水容纳机构；310、去离子水箱；320、第二阀门；

400、电化学性能测试模块；

500、增湿器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、“左”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

图1示出本实用新型实施例提供的燃料电池管路检测装置的示意图。参照图1，本实施例提供了一种燃料电池管路检测装置。该燃料电池管路检测装置能够用于对燃料电池管路如阴极管进行原位检测，分析其对于燃料电池的影响，并辅助判定应用于燃料电池的阴极管是否合格。

具体地，该燃料电池管路检测装置包括蒸汽回流机构100、回流水容纳机构200、去离子水容纳机构300以及电化学性能测试模块400。该待测阴极管10安装于该蒸汽回流机构100中，该蒸汽回流机构100能够冲刷该待测阴极管10的内壁，并形成析出物回流水。该回流水容纳机构200能够用于暂存析出物回流水。该去离子水容纳机构300能够用于暂存去离子水。该回流水容纳机构200和去离子水容纳机构300能够选择性连通于燃料电池电堆20，以形成对照组，为燃料电池电堆20提供析出物回流水或去离子水。电化学性能测试模块400连接于该燃料电池电堆20，被配置为检测该燃料电池电堆20的电流、电压和阻抗等数据，以实现对燃料电池电堆性能的不同表现的直观显示。

再为具体地，该燃料电池管路检测装置还包括增湿器500。该增湿器500连通于该燃料电池电堆20。该回流水容纳机构200和该去离子水容纳机构300分别选择性连通于该增湿器500，该增湿器500能够通过阴极气体将该析出物回流水或去离子水带入该燃料电池电堆20。上述阴极气体即为燃料电池电堆20阴极反应的反应气。

继续参照图1，该回流水容纳机构200包括回流水箱210和第一阀门230。该蒸汽回流机构100选择性连通于该回流水箱210，该析出物回流水能够容纳于该回流水箱210中。该第一阀门230设置于该回流水箱210与该增湿器500的连通管路中，以实现回流水箱210和增湿器500的选择性连通。

具体地，该回流水容纳机构200还包括水泵250。该水泵250连通于该回流水箱210，该蒸汽回流机构100和水泵250的连通管道中设置有第三阀门260。通过该第三阀门260，实现蒸汽回流机构100和水泵250的选择性连通。该水泵250能够将蒸汽回流机构100中的析出物回流液收集至回流水箱210中，提升析出物回流液的收集效率。

再为具体地，该回流水容纳机构200还包括排水阀240，该排水阀240设置于该回流水箱210的排水管中，以控制该排水管的开闭。当该排水阀240打开是，该回流水箱210能够进行排水工序。

更为具体地，该回流水容纳机构200还包括电导率检测仪220。该电导率检测仪220连接于该回流水箱210，能够检测该回流水箱210中的该析出物回流水的电导率。通过检测析出物回流水的回流液电导率σ，可以直接获知析出物回流水中是否离子含量过高。若回流液电导率σ过高，则说明待测阴极管10的内壁的析出物的离子含量过高，能够提前得知待测阴极管10不合格的判断结论。

继续参照图1，该去离子水容纳机构300包括去离子水箱310和第二阀门320。该去离子水箱310中容纳有去离子水，该第二阀门320设置于去离子水箱310与该增湿器500的连通管路中，以实现去离子水箱310与该增湿器500的选择性连通。

图2示出本实用新型实施例提供的蒸汽回流机构的结构示意图。参照图2，该蒸汽回流机构100包括盛接容器110、冷凝管120和加热套130。

具体地，该冷凝管120位于该盛接容器110重力方向的上方。该盛接容器110设置于该加热套130中。该盛接容器110中容纳有去离子水，该加热套130加热该盛接容器110中的去离子水并形成去离子水蒸气，该待测阴极管10连通设置于该盛接容器110和该冷凝管120之间，该去离子水蒸气能够冲刷该待测阴极管10的内壁。该冷凝管120能够冷凝冲刷该待测阴极管10的内壁后的该去离子水蒸气，形成该析出物回流水，回流至盛接容器110中。在本实施例中和，该盛接容器110可以选择烧瓶，该冷凝管120可以选择球形冷凝管。

再为具体地，该蒸汽回流机构100还包括接口管140。该接口管140插设于该盛接容器110中，该接口管140与水泵250之间的连通管路中设置有第三阀门260，该第三阀门260用以实现盛接容器110和水泵250之间的选择性连通。

更为具体地，该蒸汽回流机构100还包括温度计150，该温度计150插设于该盛接容器110中，以检测蒸汽回流机构100的工作温度。

本实施例还提供了一种燃料电池管路检测方法，该燃料电池管路检测方法利用本实施例提供的燃料电池管路检测装置。该燃料电池管路检测方法的步骤如下：

在该燃料电池管路检测方法中，首先装配待测阴极管10于蒸汽回流机构100中，并启动蒸汽回流机构100，进行步骤S100，即利用去离子水蒸气对待测阴极管10的内壁进行冲刷，并使蒸汽回流机构100的温度升高至Tc摄氏度，冲刷时长为t1，并将析出物回流液收集至回流水箱210中。在高温条件下利用水蒸气不断冲刷待测阴极管10的内壁，用严苛的条件模拟待测阴极管10的运行条件，析出物回流液能更加完全的反映待测阴极管10全生命周期内，其内壁的析出物情况。在本实施例中，该蒸汽回流机构100的冲刷温度Tc和冲刷时长t1均可以根据实际检测时待测阴极管10的物化特性以及燃料电池电堆20的电化学性能进行选择，本实施例在此不做限制。

作为优选地，在步骤S100之后，还要进行步骤S110、测试回流液电导率σ，若回流液电导率大于电导率上限值A，判定待测阴极管10不合格。该回流液电导率σ可以直接采用电导率检测仪220得到。在本实施例中电导率上限值A可以根据不同的燃料电池电堆20的电化学性能进行灵活设定，本实施例在此不做限制。

然后依次进行如下步骤：

步骤S200、启动燃料电池电堆20，并将去离子水通入燃料电池电堆20，经过t2时长后，待燃料电池电堆20运行稳定后，利用电化学性能测试模块400记录第一阻抗R1。上述时长t2的具体数值本实施例不做限制，以能够保证燃料电池电堆20在通入去离子水条件下稳定运行为准，以减小测量误差。

步骤S300、电压衰减情况测试。

步骤S400、电流衰减情况测试。

步骤S500、将回流液通入燃料电池电堆20，经过t3时长后，记录第二阻抗R2，若阻抗差值ΔR大于阻抗变化限值H，则判定待测阴极管10不合格；反之判定待测阴极管10合格，其中ΔR等于R1-R2。上述时长t3的具体数值本实施例不做限制，以能够保证燃料电池电堆20在通入回流液条件下稳定运行为准，以减小测量误差。燃料电池电堆20在经过恒流模式测试和恒压模式测试等一系列严苛条件运行后，若通入回流液时燃料电池电堆20的第二阻抗R2和通入去离子水时燃料电池电堆20的第一阻抗R1差值过大，说明阻抗变化明显，则待测阴极管10不合格。上述阻抗变化限值H可以根据不同的燃料电池电堆20的电化学性能进行灵活设定，本实施例在此不做限制。

在步骤S300之前，进行如下步骤：

步骤S310、将去离子水通入燃料电池电堆20直至燃料电池电堆20的电压稳定；

步骤S320、多次交替向燃料电池电堆20中通入回流液和去离子水；

步骤S330、判定多次通入回流液运行时，燃料电池电堆20的运行电压Vj，若Vj的最小值小于电压下限值B，则判定待测阴极管10不合格；若Vj的最小值大于电压下限值，则进行恒流模式测试。在恒流前提下，若多次通入回流液后的燃料电池电堆20的运行电压Vj的最小值过小，则说明燃料电池电堆20的性能衰减明显，能够判定待测阴极管10的内壁的析出物对燃料电池电堆20性能的影响过大，待测阴极管10不合格。上述电压下限值B可根据不同的燃料电池电堆20的电化学性能进行灵活设定，本实施例在此不做限制。

优选地，在步骤S330和步骤S300之间，进行如下步骤：

步骤S340、记录燃料电池电堆20多次通入回流液运行时的电压标准差S1，若S1大于电压标准差上限C，则说明在多次通入回流液运行时，每次记录的燃料电池电堆20的电压的波动很大，则说明回流液中的待测阴极管10析出物已对燃料电池电堆20的性能造成了明显影响，因此能够判定待测阴极管10不合格，反之进行恒流模式测试。上述电压标准差上限C可根据实际进行灵活选择，可以是以燃料电池电堆20多次通入去离子水运行时的电压的标准差作为标准。

具体在恒流模式测试中，记录燃料电池电堆20多次通入回流液运行时的平均电压V1和燃料电池电堆20多次通入去离子水运行时的平均电压V2，若电压衰减值ΔV大于电压衰减值上限D，则判定待测阴极管10不合格；反之进行步骤S400，其中ΔV等于V1-V2。上述电压衰减值上限D可以根据不同的燃料电池电堆20的电化学性能进行灵活设定，本实施例在此不做限制。

在进行恒流模式测试后，在步骤S400之前，进行如下步骤：

步骤S410、将去离子水通入燃料电池电堆20直至燃料电池电堆20的电流稳定；

步骤S420、多次交替向燃料电池电堆20中通入回流液和去离子水；

步骤S430、判定多次通入回流液运行时，燃料电池电堆20的运行电流Ij，若Ij的最小值小于电流下限值E，则判定待测阴极管10不合格；若Ij的最小值大于电流下限值，则进行恒压模式测试。在恒压前提下，若多次通入回流液后的燃料电池电堆20的运行电流Ij的最小值过小，则说明燃料电池电堆20的性能衰减明显，能够判定待测阴极管10的内壁的析出物对燃料电池电堆20性能的影响过大，待测阴极管10不合格。上述电流下限值E可根据不同的燃料电池电堆20的电化学性能进行灵活设定，本实施例在此不做限制。

优选地，在步骤S430和步骤S400之间，进行如下步骤：

步骤S440、记录燃料电池电堆20多次通入回流液运行时的电流标准差S2，若S2大于电流标准差上限F，则说明在多次通入回流液运行时，每次记录的燃料电池电堆20的电流的波动很大，则说明回流液中的待测阴极管10析出物已对燃料电池电堆20的性能造成了明显影响，则判定待测阴极管10不合格，反之进行恒流模式测试。上述电流标准差上限F可根据实际进行灵活选择，可以是以燃料电池电堆20多次通入去离子水运行时的电流的标准差作为标准。

具体在步骤S400中，记录燃料电池电堆20多次通入回流液运行时的平均电流I1和燃料电池电堆20多次通入去离子水运行时的平均电流I2，若电流衰减值ΔI大于电流衰减值上限G，则判定待测阴极管10不合格，反之再进行步骤S500，其中ΔI等于I1-I2。上述电流衰减值上限G可以根据不同的燃料电池电堆20的电化学性能进行灵活设定，本实施例在此不做限制。

步骤S500中进行ΔR的记录之前，以及每一步骤中判定待测阴极管10不合格后，均需要对燃料电池电堆20进行关闭，并对回流水箱210进行排水。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.燃料电池管路检测装置，其特征在于，包括：

蒸汽回流机构(100)，待测阴极管(10)安装于所述蒸汽回流机构(100)中，所述蒸汽回流机构(100)能够冲刷所述待测阴极管(10)的内壁，并形成析出物回流水；

回流水容纳机构(200)，所述回流水容纳机构(200)包括回流水箱(210)，所述蒸汽回流机构(100)选择性连通于所述回流水箱(210)，所述析出物回流水能够容纳于所述回流水箱(210)中；

去离子水容纳机构(300)，所述去离子水容纳机构(300)包括去离子水箱(310)，所述去离子水箱(310)中容纳有去离子水，所述回流水箱(210)和所述去离子水箱(310)选择性连通于燃料电池电堆(20)。

2.根据权利要求1所述的燃料电池管路检测装置，其特征在于，所述回流水容纳机构(200)还包括电导率检测仪(220)，所述电导率检测仪(220)连接于所述回流水箱(210)，能够检测所述回流水箱(210)中的所述析出物回流水的电导率。

3.根据权利要求1所述的燃料电池管路检测装置，其特征在于，所述燃料电池管路检测装置还包括电化学性能测试模块(400)，所述电化学性能测试模块(400)连接于所述燃料电池电堆(20)，被配置为检测所述燃料电池电堆(20)的电流、电压和阻抗。

4.根据权利要求1所述的燃料电池管路检测装置，其特征在于，所述燃料电池管路检测装置还包括增湿器(500)，所述增湿器(500)连通于所述燃料电池电堆(20)，所述回流水箱(210)和所述去离子水箱(310)分别选择性连通于所述增湿器(500)，所述增湿器(500)能够通过阴极气体将所述析出物回流水或所述去离子水带入所述燃料电池电堆(20)。

5.根据权利要求4所述的燃料电池管路检测装置，其特征在于，所述回流水箱(210)与所述增湿器(500)的连通管路中设置有第一阀门(230)；所述去离子水箱(310)与所述增湿器(500)的连通管路中设置有第二阀门(320)。

6.根据权利要求1-5任一项所述的燃料电池管路检测装置，其特征在于，所述蒸汽回流机构(100)包括盛接容器(110)、冷凝管(120)和加热套(130)，所述冷凝管(120)位于所述盛接容器(110)重力方向的上方，所述盛接容器(110)设置于所述加热套(130)中，所述盛接容器(110)中容纳有所述去离子水，所述加热套(130)加热所述盛接容器(110)中的去离子水并形成去离子水蒸气，所述待测阴极管(10)连通设置于所述盛接容器(110)和所述冷凝管(120)之间，所述去离子水蒸气能够冲刷所述待测阴极管(10)的内壁，所述冷凝管(120)能够冷凝冲刷所述待测阴极管(10)的内壁后的所述去离子水蒸气，形成所述析出物回流水。

7.根据权利要求6所述的燃料电池管路检测装置，其特征在于，所述蒸汽回流机构(100)还包括接口管(140)，所述接口管(140)插设于所述盛接容器(110)中，并选择性连通于所述回流水箱(210)。

8.根据权利要求6所述的燃料电池管路检测装置，其特征在于，所述蒸汽回流机构(100)还包括温度计(150)，所述温度计(150)插设于所述盛接容器(110)中，以检测所述蒸汽回流机构(100)的工作温度。

9.根据权利要求6所述的燃料电池管路检测装置，其特征在于，所述回流水容纳机构(200)还包括水泵(250)，所述水泵(250)连通于所述回流水箱(210)，所述盛接容器(110)选择性连通于所述水泵(250)。

10.根据权利要求1所述的燃料电池管路检测装置，其特征在于，所述回流水容纳机构(200)还包括排水阀(240)，所述排水阀(240)设置于所述回流水箱(210)的排水管中，以控制所述排水管的开闭。