CN203178047U - 一种燃料电池电堆快速气密性检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种燃料电池电堆快速气密性检测设备，包括电堆、水池，电堆放置于水池内一夹具的槽内，且电堆有气体进出口的一面与槽底部的面相接触，并用硅胶垫片密封该电堆的气体进出口部位，夹具上设有两块可转动的夹板，该夹板分别压住电堆上两端的板后用连接件使之与夹具主体紧密相连；夹具上设有三条气体管路，气体通过气体管路经过夹具再进入电堆内部。本实用新型安装、拆卸简单方便，既可以检测燃料电池电堆的内部气体泄漏情况，又能检测外部气体泄漏情况。

Description

一种燃料电池电堆快速气密性检测设备

技术领域

本实用新型涉及一种质子交换膜燃料电池电堆的快速气密性检测的装置，既可以检测燃料电池电堆的内部气体泄漏情况，又能检测外部气体泄漏情况。

背景技术

燃料电池是通过电催化反应将氧化剂和还原剂的化学能直接转换成电能的装置，是一种高效、安全、清洁、灵活的新型发电技术。其中的质子交换膜燃料电池因其具有效率高、能量密度大、反应温度低、无噪音、无污染等显著优点而在地面发电站、电动车和便携式电源等方面具有广泛的应用前景。燃料电池内部主要由质子交换膜、电化学反应催化剂、扩散层和双极板组成。当燃料电池工作时，其内部发生下述反应过程：反应气体在扩散层内扩散，当反应气体到达催化层时，在催化层内被催化剂吸附并发生电催化反应；阳极反应生成的质子通过质子交换膜内传递到阴极侧，电子经外电路到达阴极，同氧分子反应结合成水，同时放出热量。电极反应为：

阳极（负极）：H2→2H++2e

阴极（正极）：1/2O2+2H++2e→H2O

电池反应：H2+1/2O2→H2O

一个典型的质子交换膜燃料电池中，膜电极放在两块导电的导流极板中间，两块导流板分别是阳极燃料的导流板与阴极氧化剂的导流板。这样形成的一个燃料电池称为单电池，为了增大整个质子交换膜燃料电池的总功率，需要将多个单电池通过直叠的方式串联成电池组，又叫燃料电池电堆。在燃料电池电堆中，一块极板的两面都可以有导流槽，其中一面可以作为一个膜电极的阳极导流面，另一面又可作为另一个相邻膜电极的阴极导流面，这种极板叫做双极板。电堆通过前端板、后端板及拉杆紧固在一起。

燃料电池电堆组装完后，气密性质量检测的一项重要指标，直接关系到燃料电池运行时的安全性及稳定性，因此在燃料电池装配过程中气密性测试是至关重要的一环，要保证其的正确性及高效性。

在实际操作过程中，拆装管路接头工作十分繁琐费时。

专利号为CN201010562125.5的实用新型专利提到双极板被装置上的上下模压紧，向被测组件通入测试气体并保压,根据保压期间被测组件内压力的变化确定被测组件的气密性。但该装置测试的仅为双极板的气密性，而不是双极板装成电堆后的双极板的气密性，双极板在这个测试装置上的受力情况和实际装成电堆后的受力情况是有所差别的，所以这个装置只是初步地反映双极板的气密性。

专利号为CN201010147807.X的实用新型专利提到一种能够自动进料、检测双极板气密性、自动分拣的设备，这个设备是用于双极板生产中，当气密性合格的双极板装成电堆以后，电堆的气密性还是有可能不合格的。

以上2个专利仅仅是针对组成电堆的其中一种零件——“双极板”的气密性测试，并不是针对电堆的整体气密性的测试，因为即使单片“双极板”的气密性测试合格，当许多片装成一个电堆以后，电堆的气密性也不一定是合格的。

电堆的气密性测试基本都需要经过以下几个步骤来完成：

1.安装两条气体管路接头，一条冷却液管路；

2.对三条管路依次通入气体进行电堆内漏检测；

3.将电堆放置于水中，对三条管路分别通入气体进行电堆外漏检测，并且根据气泡的位置来更换双极板或膜电极。

步骤1里，操作人员需要安装4-6个接头，安装耗时约若干分钟，并且当电堆测漏不合格时，又需要拆除管路接头，查找原因，完毕后，需要再次安装管路接头，当电堆气密性有问题时，需要反复拆装管路接头，重复劳动量过多，费时费力。

步骤3里，操作人员需将电堆安放在水池中进行电堆外漏检测，如果测试不合格，则又需要拆除管路接头，重复步骤1、2，达不到电堆产业化高效性的加工生产要求。

实用新型内容

由于现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的是提出一种燃料电池电堆快速气密性检测设备，其可解决现有技术存在的上述问题。

为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种燃料电池电堆快速气密性检测设备，包括电堆、水池，电堆放置于水池内一夹具的槽内，且电堆有气体进出口的一面与槽底部的面相接触，并用硅胶垫片密封该电堆的气体进出口部位，夹具上设有两块可转动的夹板，该夹板分别压住电堆上两端的板后用连接件使之与夹具主体紧密相连；夹具上设有三条气体管路，气体通过气体管路组经过夹具再进入电堆内部。

作为本实用新型的进一步特征，所述连接件为手拧螺丝。

由于采用以上技术方案，本实用新型的一种燃料电池电堆快速气密性检测设备安装和拆装都简单、方便，既可以检测燃料电池电堆的内部气体泄漏情况，又能检测外部气体泄漏情况。

附图说明

下面根据附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型未放置电堆时的前端剖视图

图2为本实用新型中的电堆示意图

图3为本实用新型放置电堆时的前端剖视图

其中：1，水管路；2，气体管路组；3，夹具；4，水池；7，导向槽；8，电堆放置接触面；9，硅胶垫片；10，夹板；11，电堆；12，手拧螺丝；13，阀门；14，压力表；15，排水阀

具体实施方式

如图1、2、3所示，本实用新型的一种燃料电池电堆快速气密性检测设备，该设备组成使用时，先将电堆11放置于水池4内的夹具3上的一个导向槽7内，槽的口部有一段斜度有利于安装导向，电堆11有气体进出口的一面与槽7底部的面相接触，槽7底部有硅胶垫片9，用于电堆11气体进出口部位的密封，电堆夹具3上有两块可转动的夹板10，利用夹板10压住电堆11上的一端的板，夹板10上有两个手拧螺丝12，它将夹板10与电堆夹具3主体相连，越旋越紧，增强电堆11和电堆夹具3接触紧密度，然后进行电堆11内漏检测，电堆夹具3上有一气体管路组2，这里为三个气体管道，分别连接了三根气体管路，打开其中一路的气体阀门13，其他两路的阀门保持关闭，气体通过管路经过电堆夹具3再进入电堆11内部，关闭阀门，看进气管路的压力表14的下降情况来判断电堆内部气体泄漏情况，依照此法，分别测试另外两个管路。电堆内漏检测合格后，打开水管路1的进水阀门，将水放满水池，关闭阀门，打开其中一路的气体阀门，其他两路的阀门保持关闭，观察电堆外部是否有气泡发生，有的话可以用笔作记号，依此来更换石墨板或膜电极，水池4侧面四壁上有透明窗可以观察电堆11表面的气体泄漏情况。

取出电堆的过程就是旋出手拧螺丝12，手拧螺丝12的反面有个螺母是用来防止手拧螺丝脱离夹板10的，展开夹板10，拿出电堆11即可，然后打开排水阀15，将水放尽。

但是，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims (2)

1.一种燃料电池电堆快速气密性检测设备，其特征在于：包括电堆、水池，电堆放置于水池内一夹具的槽内，且电堆有气体进出口的一面与槽底部的面相接触，并用硅胶垫片密封该电堆的气体进出口部位，夹具上设有两块可转动的夹板，该夹板分别压住电堆上两端的板后用连接件使之与夹具主体紧密相连；夹具上设有三条气体管路，气体通过气体管路组经过夹具再进入电堆内部。

2.根据权利要求1所述的气密性检测设备，其特征在于：所述连接件为手拧螺丝。

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