CN101131410B - 一种质子交换膜燃料电池膜电极短路检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

一种质子交换膜燃料电池膜电极短路检测装置及检测方法，装置是将两块导电平板分别与直流电源联接，在连接线路上串联一个电阻表；方法是将被检测膜电极夹在两块导电平板之间，向膜电极施加微小恒定电流，纪录电阻表上的电阻值随时间的变化，如果电阻值随时间延长不断增大，则此片被测膜电极没有短路；如果电阻值恒定，不随时间变化，则该片被测膜电极存在短路点。本发明的优点在于：不需要专用的设备，检测成本低；方法简便，操作简单，容易掌握；检测结果直观，可直接从电阻表上看到结果；检测的过程，不会对被检测的膜电极产生任何损伤。本发明的检测方法为膜电极的短路检测提供了可靠而有效的装置和方法，对提高膜电极的质量具有积极的意义。

Description

一种质子交换膜燃料电池膜电极短路检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及质子交换膜燃料电池，尤其涉及质子交换膜燃料电池膜电极是否电子短路的检测方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池的核心是两张电极和置于其中的电解质膜。其中两张电极分别是阳极和阴极，均由催化层和扩散层构成；电解质膜是一张薄薄的固体聚合物电解质。为了提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)的性能，电解质膜的厚度越来越薄，使膜电极的制备难度越来越大。在制备过程中，包括膜和膜电极的处置、摆放和加工都必须仔细小心，以防止膜受到损伤。但是，现有技术在膜电极大量生产的过程中，由于膜的原始缺陷(如针孔)和加工过程(如热压)不可避免地会造成个别膜电极中的膜有通孔，使阴、阳极催化剂有了电接触，导致膜电极短路。这样的膜电极装入燃料电池堆后，会导致电池堆短路，甚至出现***。如何检测膜电极是否短路，现有技术中，Mallard公司提出了采用红外热像技术检测的方法。该方法的依据是：膜电极漏点处氢氧混合会发生反应而产生热量使温度升高，采用红外热像技术检测膜电极的温度场分部，温度升高的点就是膜电极的漏点。现有技术的这种检测方法的不足在于：1、采用该方法检测，需要专用的检测设备，设备费用昂贵；2、采用该方法检测，检测过程复杂，而且对没用漏点的膜电极会造成一定的损伤。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测膜电极是否存在电子短路的简便方法。使检测简便，而且检测过程不会对膜电极造成损伤。本发明的技术方案是；一种质子交换膜燃料电池膜电极短路检测装置及检测方法，检测装置由直流电源及电阻表用线路连接构成，其特征在于所述的检测装置还包括两块导电平板，一块导电平板与直流电源的正极联接，另一块导电平板与直流电源的负极联接，两块导电平板之间不相连，电阻表串联在连接线路上，连接线路上设有开关，直流电源是一个恒定电流的直流电源；所述的检测方法包括以下步骤：

1)将被检测膜电极夹在两块导电平板之间，膜电极与导电平板紧密接触，膜电极与铜板之间具有良好的电接触，并保持两块导电平板之间电绝缘；

2)接通直流电源，通过两块导电平板向膜电极施加恒定电流；

3)记录电阻表上电阻值随时间的变化，如果电阻值随时间延长不断增大，则此片被测膜电极没有短路；如果电阻值恒定，不随时间变化，则该片被测膜电极存在短路点。

本发明所述的一种质子交换膜燃料电池膜电极短路检测装置及检测方法，其特征是所述的分别与直流电源的正负极相联接的两块导电平板是两块铜板，铜板的面积略大于被测膜电极的面积。

本发明所述的一种质子交换膜燃料电池膜电极短路检测装置及检测方法，其特征是所述的向膜电极施加的恒定电流是微小电流，电流强度为3-5微安。

本发明的原理是：当两片导电平板夹起膜电极时，相当于构成了一个电容器，当向其通入微小电流时，相当于给电容器充电，此时电容器的容抗会随时间不断增大，表现为测试电阻不断增大。如果膜电极短路，相当于电容器被击穿，表现的是纯电阻特征，即测试电阻不随时间变化。

本发明的有益效果在于：

1、检测不需要专用的设备，检测成本低；

2、检测方法简便，操作简单，容易掌握；

3、检测结果直观，可直接从电阻表上看到结果；

4、检测的过程，不会对被检测的墨电极产生任何损伤。

5、本发明的检测装置及检测方法为膜电极的短路检测提供了可靠而有效的方法，对提高膜电极的质量具有积极的意义。

附图说明

本发明有附图2幅，其中：

图1是本发明的膜电极短路检测装置及检测方法的原理示意图

图2是应用本发明的膜电极短路检测装置及检测方法进行实际检测的测试结果曲线图

附图中，1、导电板2、膜电极3、直流电源4电阻表  5、开关

具体实施方式

图1是本发明的一种具体实施方式。导电平板1是两块铜平板，将电子万用表作为直流电源和电阻表使用。把一张含有阴极和阳极的膜电极放在两块铜平板之间，利用一块铜板的重量把膜电极压平，保证膜电极与铜板之间具有良好的电接触，同时保持两块铜板之间不接触。把电子万用表调到电阻测试档，利用当电子万用表进行电阻测试时，电子万用表向被测元件提供的是恒定电流的特点，向膜电极施加微小恒定电流。将电子万用表的两根测试头分别与两块铜板相接，观察万用表电阻读数的变化，根据侧得的电阻值随时间的变化，判断被测膜电极是否短路。图2给出了检测结果曲线。图中，曲线a代表一个被测膜电极，曲线b代表另一个被测膜电极。由图2的曲线可见，曲线a的电阻值随时间延长增大，是没用短路的膜电极，曲线b的电阻值不随时间变化，是已经短路的膜电极。

本发明的另一种实施方式是将测试装置做成专用装置，直流电池作为直流电源，两块导电板的一块与直流电源的正极连接，另一块与负极连接，电阻表串接在连接线路中，连接线路中设有一个开关。测试时，把膜电极放在两块铜平板之间，利用一块铜板的重量把膜电极压平，保证膜电极与铜板之间具有良好的电接触，但要保持两块铜板之间不接触。接通直流电源，向膜电极施加微小恒定电流。观察记录电阻表的电阻读数的变化，根据测得的电阻值随时间的变化，判断被测膜电极是否短路。

Claims (3)

1.一种质子交换膜燃料电池膜电极短路检测方法，由直流电源及电阻表用线路连接构成的检测装置检测，检测装置包括两块分别与直流电源(3)的正极和负极联接的导电平板(1)以及串联在连接线路中的电阻表(4)，直流电源(3)是恒定电流的直流电源，检测方法包括：将被检测膜电极(2)夹在两块导电平板(1)之间，膜电极与导电平板紧密接触，膜电极与铜板之间具有良好的电接触，并保持两块导电平板之间电绝缘；接通直流电源(3)，通过两块导电平板向膜电极施加恒定电流；其特征在于所述的检测方法是以被测膜电极在施加恒定电流后的电阻值的变化情况确定被测膜电极是否存在短路点，具体步骤是：记录电阻表(4)上的电阻值随时间的变化，如果电阻值随时间延长不断增大，则此片被测膜电极没有短路；如果电阻值恒定，不随时间变化，则该片被测膜电极存在短路点。

2.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池膜电极短路检测方法，其特征在于所述的分别与直流电源的正负极相联接的两块导电平板是两块铜板，铜板的面积略大于被测膜电极的面积。

3.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池膜电极短路检测方法，其特征在于所述向膜电极施加的恒定电流是微小电流，电流强度为3-5微安。

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