CN217786466U - 膜电极气密测试设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种膜电极气密测试设备，包括测试部和标定部，其中测试部包括容置腔体和测试气路，容置腔体的进气口与测试气路的出气口相连通，容置腔体用于容纳膜电极，测试气路被构造成对膜电极进行气密性测试，标定部包括标定支路，标定支路的进气口与测试气路的出气口相连通，标定支路上设置有第一开关和标准漏孔，第一开关被构造成控制标定支路的导通或截止，标准漏孔被构造成标定测试部的测试准确度。由此，通过膜电极气密测试设备能够便捷、精确地检测膜电极气密设备整体的准确性，检测结果的可靠性高，进而便于对膜电极气密测试设备进行准确地标定。

Description

膜电极气密测试设备

技术领域

本实用新型涉及电极检测技术领域，尤其涉及一种膜电极气密测试设备。

背景技术

氢燃料电池电堆可由双极板和膜电极以及其它辅助部件组成，其通过将双极板和膜电极一层一层交替堆叠起来，形成电堆的核心部分，即电堆堆芯；或者，由阴极板、膜电极和阳极板以及其它辅助部件组成，其通过阴极板、膜电极和阳极板一层一层交替堆叠起来，形成电堆的核心部分。其中，膜电极是一种很薄的片状部件，采用软质弹性材料，由***的PEN (Polyethylene Naphthalate Two Formic Acid Glycol Ester，聚萘二甲酸乙二醇酯)边框和中间的反应区组成，其中反应区包括PEM(Proton Exchange Membrane，质子交换膜)，催化剂层和GDL(Gas Diffusion Layer，气体扩散层)。由于单片膜电极气密泄漏会导致电堆堆芯的气体在氢腔和空腔中互串，因此在电堆堆芯封装之前，需要检测单片膜电极反应区的气密性。

相关技术中的膜电极气密测试设备，仅是通过不透气的PEN膜，封堵上设备的出气口，检测设备是否泄漏，而无法对检测的准确性进行标定。当前对检测设备进行标定所采用的方案是委托国家计量院来检测流量计的准确性，即无法标定膜电极气密测试设备，只能通过外部仪器标定流量计的准确性，而无法检测设备整体的准确性，导致检测结果可靠性低。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的第一个目的在于提出一种膜电极气密测试设备，能够便捷、精确地检测膜电极气密设备整体的准确性，检测结果的可靠性高，进而便于对膜电极气密测试设备进行准确地标定。

为达到上述目的，本实用新型第一方面实施例提出了一种膜电极气密测试设备，包括：测试部，测试部包括容置腔体和测试气路，容置腔体的进气口与测试气路的出气口相连通，容置腔体用于容纳膜电极，测试气路被构造成对膜电极进行气密性测试；标定部，标定部包括标定支路，标定支路的进气口与测试气路的出气口相连通，标定支路上设置有第一开关和标准漏孔，第一开关被构造成控制标定支路的导通或截止，标准漏孔被构造成标定测试部的测试准确度。

根据本实用新型实施例的膜电极气密测试设备，通过测试部中设有容置腔体和测试气路，容置腔体的进气口与测试气路的出气口相连通，容置腔体被构造成容纳膜电极，测试气路被构造成对膜电极进行气密性测试，并通过标定部中设有标定支路，标定支路的进气口与测试气路的出气口相连通，标定支路上设置有第一开关和标准漏孔，第一开关被构造成控制标定支路的导通或截止，标准漏孔被构造成标定测试部的测试准确度。由此，能够便捷、精确地检测膜电极气密设备整体的准确性，检测结果的可靠性高，进而便于对膜电极气密测试设备进行准确地标定。

根据本实用新型的一个实施例，标准漏孔包括微毛细管和外壳，微毛细管设于外壳内，微毛细管的进气口与标定支路的出气口相连通，微毛细管的出气口与外部大气相连通。

根据本实用新型的一个实施例，测试气路包括：充气支路和测试支路，充气支路的进气口和测试支路的进气口均与测试气路的进气口相连通，充气支路的出气口和测试支路的出气口均与测试气路的出气口相连通，充气支路被构造成向容置腔体通入测试气体，测试支路被构造成向容置腔体补气以进行气密性测试。

根据本实用新型的一个实施例，充气支路上设置有第二开关和流量调节件，第二开关被构造成控制充气支路的导通或截止，流量调节件被构造成调节充气支路的气体速度。

根据本实用新型的一个实施例，测试支路上设置有第三开关和流量检测器，第三开关被构造成控制测试支路的导通或截止，流量检测器被构造成检测测试支路的气体流量。

根据本实用新型的一个实施例，测试部还包括：气源处理支路，气源处理支路的进气口与气源相连通，气源处理支路的出气口与测试气路的进气口相连通，气源处理支路被构造成对气源输出的气体进行过滤净化处理。

根据本实用新型的一个实施例，气源处理支路上设置有过滤器、压力调节件和油雾器，过滤器被构造成对气源输出的气体进行过滤，压力调节件被构造成调节气源处理支路的气体压力，油雾器被构造成对气源输出的气体进行净化处理。

根据本实用新型的一个实施例，过滤器靠近气源的一端设置，油雾器远离气源的一端设置，压力调节件位于过滤器与油雾器之间。

根据本实用新型的一个实施例，测试部包括上压板和下压板，上压板和下压板相对设置以形成容置腔体，膜电极位于上压板和下压板之间，且上压板或下压板上设置有进气口以作为容置腔体的进气口。

根据本实用新型的一个实施例，第一开关为手动开关阀。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1为相关技术中膜电极的结构示意图；

图2为相关技术中膜电极气密测试设备的结构示意图；

图3为根据本实用新型一个实施例的膜电极气密测试设备的结构示意图；

图4为根据本实用新型一个实施例的标准漏孔的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考附图描述本实用新型实施例提供的膜电极气密测试设备。

需要说明的是，氢燃料电池电堆可由双极板和膜电极以及其它辅助部件组成，其通过将双极板和膜电极一层一层交替堆叠起来，形成电堆的核心部分，即电堆堆芯；或者，由阴极板、膜电极和阳极板以及其它辅助部件组成，其通过阴极板、膜电极和阳极板一层一层交替堆叠起来，形成电堆的核心部分。参考图1所示，膜电极是一种很薄的片状部件，采用软质弹性材料，由***的PEN边框和中间的反应区组成。其中，PEN边框可以为六腔孔结构，即包括六个腔体孔；反应区包括PEM(Proton Exchange Membrane，质子交换膜)、催化剂层和GDL(Gas Diffusion Layer，气体扩散层)。由于单片膜电极气密泄漏会导致电堆堆芯的气体在氢腔和空腔中互串，因此在电堆堆芯封装之前，需要检测单片膜电极反应区的气密性。

相关技术中，如图2所示，膜电极气密测试设备可以包括气源处理支路、充气支路、测试支路和容置腔体，其中测试支路中设有流量计。膜电极气密测试设备的测试过程可以包括膜电极上料、设备充气、膜电极气密测试和膜电极下料。其中，膜电极上料过程是指，将膜电极定位于容置腔体中；设备充气过程是指，在充气支路导通且测试支路截止的状态下，向膜电极气密测试设备中通入测试气体，测试气体通过气源处理支路和充气支路，充入容置腔体，直至容置腔体内的气体压力达到设定压力。设备测试过程是指，在充气支路截止且测试支路导通的状态下，测试气体可以通过测试支路进行补气，从而通过测试支路中的流量计检测出膜电极的泄漏量；膜电极下料过程是指，将膜电极从容置腔体中取出。

然而，膜电极气密测试设备自身无法对其检测的准确性进行标定。当前对检测设备进行标定所采用的方案是委托国家计量院来检测测试支路中的流量计的准确性。即无法准确地标定膜电极气密测试设备，只能通过外部仪器检测流量计的准确性，而无法检测膜电极气密测试设备整体的测试准确性，导致检测结果可靠性低。

基于此，本申请提供了一种膜电极气密测试设备，该设备能够便捷、精确地检测膜电极气密设备整体的准确性，检测结果的可靠性高，进而便于对膜电极气密测试设备进行准确地标定。

图3为根据本实用新型一个实施例的膜电极气密测试设备的结构示意图，参考图3所示，该膜电极气密测试设备300可以包括测试部和标定部。

其中，测试部包括容置腔体310和测试气路，容置腔体310的进气口与测试气路的出气口相连通，容置腔体310用于容纳膜电极410，测试气路被构造成对膜电极410进行气密性测试。

标定部包括标定支路320，标定支路320的进气口与测试气路的出气口相连通，标定支路320上设置有第一开关321和标准漏孔322。其中第一开关321被构造成控制标定支路320的导通或截止，具体示例中，第一开关321可以为手动开关阀；标准漏孔322被构造成标定测试部的测试准确度，在固定测试气体和压力下，标准漏孔322的泄漏量是固定的，由国家计量院标定该标准漏孔322的泄漏量为Q1。

通过膜电极气密测试设备300检测设备是否存在泄漏时，可以采用不透气PEN膜，封堵上设备的唯一的出气口，以检测设备本身是否泄漏。

通过膜电极气密测试设备300检测测量是否准确时，可以在设备充气后，打开测试气路和标定支路320，通过测试气路检测出标准漏孔322在设备上的泄漏量Q2 mL/min。而后，对比Q1和Q2，判定膜电极气密测试设备300是否准确。由此，能够便捷、精确地检测膜电极气密设备整体的准确性，检测结果的可靠性高。

通过膜电极气密测试设备300对自身进行标定时，首先确定由国家计量院标定的标准漏孔322的泄漏量Q1和由设备检测得到的标准漏孔322 的泄漏量Q2之间存在的差值Q，Q＝Q1-Q2，该差值Q即为设备的修正值。然后在设备输出结果上以修正值Q mL/min进行泄漏量修正，从而保证膜电极气密检测设备300的测量结果与国家计量院的检测结果一致。

根据本实用新型实施例的膜电极气密测试设备，通过测试部中设有容置腔体和测试气路，容置腔体的进气口与测试气路的出气口相连通，容置腔体被构造成容纳膜电极，测试气路被构造成对膜电极进行气密性测试，并通过标定部中设有标定支路，标定支路的进气口与测试气路的出气口相连通，标定支路上设置有第一开关和标准漏孔，第一开关被构造成控制标定支路的导通或截止，标准漏孔被构造成标定测试部的测试准确度。由此，能够便捷、精确地检测膜电极气密设备整体的准确性，检测结果的可靠性高，进而便于对膜电极气密测试设备进行准确地标定。

在一个实施例中，参考图3所示，测试部可以包括上压板311和下压板312，上压板311和下压板312相对设置以形成容置腔体310，膜电极 410位于上压板311和下压板312之间，且上压板311或下压板312上设置有进气口以作为容置腔体310的进气口。在具体示例中，对于上压板311 上设置有进气口以作为容置腔体310的进气口的情况来说，当膜电极410 定位于容置腔体310中时，上压板311的密封圈会压住膜电极410，以对其进行固定。

在一个实施例中，继续参考图3所示，测试气路可以包括：充气支路 330和测试支路340，充气支路330的进气口和测试支路340的进气口均与测试气路的进气口相连通，充气支路330的出气口和测试支路340的出气口均与测试气路的出气口相连通，充气支路330被构造成向容置腔体310 通入测试气体，测试支路340被构造成向容置腔体310补气以进行气密性测试。

其中，充气支路330上可以设置有第二开关331和流量调节件332。其中，第二开关331可以被构造成控制充气支路330的导通或截止，在具体示例中，第二开关331可以是电磁阀；流量调节件332可以被构造成调节充气支路330的气体速度，在具体示例中，流量调节件332可以是快充比例阀。在膜电极气密测试设备300工作时，首先打开第二开关331，并调整流量调节件332，以通过充气支路330进行充气，直至膜电极410上方 (对于上压板311上设置有进气口以作为容置腔体310的进气口的情况来说)的气体压力达到设定压力，才关闭第二开关331，准备进入测试状态。

进一步地，测试支路340上可以设置有第三开关341和流量检测器342。其中，第三开关341可以被构造成控制测试支路340的导通或截止，在具体示例中，第三开关341可以是电磁阀；流量检测器342被构造成检测测试支路340的气体流量，在具体示例中，流量检测器342可以是流量计。在膜电极气密测试设备300工作时，充气完成后，打开第三开关341，并通过流量检测器342对气路进行补气。

在一个实施例中，继续参考图3所示，测试部还可以包括气源处理支路350，气源处理支路350的进气口与气源420相连通，气源处理支路350 的出气口与测试气路的进气口相连通，气源处理支路350被构造成对气源 420输出的气体进行过滤净化处理。其中，气源420可以是压强为 0.4-0.6MPa的氮气源。

在一个实施例中，继续参考图3所示，气源处理支路350上可以设置有过滤器351、压力调节件352和油雾器353。其中，过滤器351被构造成对气源420输出的气体进行过滤；压力调节件352被构造成调节气源处理支路350的气体压力，在具体示例中，压力调节件352可以是调压阀；油雾器353被构造成对气源420输出的气体进行净化处理。

进一步地，过滤器351可以靠近气源420的一端设置，油雾器353可以远离气源420的一端设置，压力调节件352可以位于过滤器351与油雾器353之间。即过滤器351、压力调节件352和油雾器353依次连接形成三联件，以对进入测试气路的气体进行净化处理。

在一个实施例中，参考图4所示，标准漏孔322可以包括微毛细管3221 和外壳3222，其中微毛细管3221设于外壳3222内，外壳3222可以是金属保护外壳等，以对微毛细管3221进行保护；微毛细管3221的进气口与标定支路320的出气口相连通，微毛细管3221的出气口与外部大气相连通。在使用时，可将图中标准漏孔322的右侧端口(即进气口)与第一开关321 所在标定支路320的出气口相连通，标准漏孔322的左侧端口(即出气口) 与外界(即外部大气)相连通，在标定时，从标定支路320流入的气体进入到微毛细管3221，经微毛细管3221上的微通道进入到大气中。标准漏孔322在固定测试气体和压力下，其泄漏量是固定的。

在一个具体的实施例中，膜电极气密测试设备300工作时，可以采用以下步骤：

步骤S501：用不透气PEN膜代替图3中的膜电极410，定位于容置腔体310中，即封堵上设备的出气口。

步骤S502：打开充气支路330，使容置腔体310内充气压力达到预设压力值，而后，关闭充气支路330，并打开测试支路340和标定支路320，通过测试支路340上的流量检测器342检测出标准漏孔322在设备上的泄漏量Q2 mL/min。

步骤S503：对比Q1和Q2，判定膜电极气密测试设备300是否准确。

步骤S504：若设备不准确，确定由国家计量院标定的标准漏孔322的泄漏量Q1和由设备检测得到的标准漏孔322的泄漏量Q2之间存在的差值 Q，Q＝Q1-Q2，该差值Q即为设备的修正值。然后在设备输出结果上以修正值Q mL/min进行泄漏量修正，从而保证膜电极气密检测设备的测量结果与国家计量院的检测结果一致。

由此，通过膜电极气密测试设备能够便捷、精确地检测膜电极气密设备整体的准确性，检测结果的可靠性高，进而便于对膜电极气密测试设备进行准确地标定。

综上所述，根据本实用新型实施例的膜电极气密测试设备，通过测试部中设有容置腔体和测试气路，容置腔体的进气口与测试气路的出气口相连通，容置腔体被构造成容纳膜电极，测试气路被构造成对膜电极进行气密性测试，并通过标定部中设有标定支路，标定支路的进气口与测试气路的出气口相连通，标定支路上设置有第一开关和标准漏孔，第一开关被构造成控制标定支路的导通或截止，标准漏孔被构造成标定测试部的测试准确度。由此，能够便捷、精确地检测膜电极气密设备整体的准确性，检测结果的可靠性高，进而便于对膜电极气密测试设备进行准确地标定。

应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列 (PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种膜电极气密测试设备(300)，其特征在于，包括：

测试部，所述测试部包括容置腔体(310)和测试气路，所述容置腔体(310)的进气口与所述测试气路的出气口相连通，所述容置腔体(310)用于容纳膜电极(410)，所述测试气路被构造成对所述膜电极(410)进行气密性测试；

标定部，所述标定部包括标定支路(320)，所述标定支路(320)的进气口与所述测试气路的出气口相连通，所述标定支路(320)上设置有第一开关(321)和标准漏孔(322)，所述第一开关(321)被构造成控制所述标定支路(320)的导通或截止，所述标准漏孔(322)被构造成标定所述测试部的测试准确度。

2.根据权利要求1所述的膜电极气密测试设备(300)，其特征在于，所述标准漏孔(322)包括微毛细管(3221)和外壳(3222)，所述微毛细管(3221)设于所述外壳(3222)内，所述微毛细管(3221)的进气口与所述标定支路(320)的出气口相连通，所述微毛细管(3221)的出气口与外部大气相连通。

3.根据权利要求1所述的膜电极气密测试设备(300)，其特征在于，所述测试气路包括：充气支路(330)和测试支路(340)，所述充气支路(330)的进气口和所述测试支路(340)的进气口均与所述测试气路的进气口相连通，所述充气支路(330)的出气口和所述测试支路(340)的出气口均与所述测试气路的出气口相连通，所述充气支路(330)被构造成向所述容置腔体(310)通入测试气体，所述测试支路(340)被构造成向所述容置腔体(310)补气以进行气密性测试。

4.根据权利要求3所述的膜电极气密测试设备(300)，其特征在于，所述充气支路(330)上设置有第二开关(331)和流量调节件(332)，所述第二开关(331)被构造成控制所述充气支路(330)的导通或截止，所述流量调节件(332)被构造成调节所述充气支路(330)的气体速度。

5.根据权利要求4所述的膜电极气密测试设备(300)，其特征在于，所述测试支路(340)上设置有第三开关(341)和流量检测器(342)，所述第三开关(341)被构造成控制所述测试支路(340)的导通或截止，所述流量检测器(342)被构造成检测所述测试支路(340)的气体流量。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的膜电极气密测试设备(300)，其特征在于，所述测试部还包括：气源处理支路(350)，所述气源处理支路(350)的进气口与气源(420)相连通，所述气源处理支路(350)的出气口与所述测试气路的进气口相连通，所述气源处理支路(350)被构造成对所述气源(420)输出的气体进行过滤净化处理。

7.根据权利要求6所述的膜电极气密测试设备(300)，其特征在于，所述气源处理支路(350)上设置有过滤器(351)、压力调节件(352)和油雾器(353)，所述过滤器(351)被构造成对所述气源(420)输出的气体进行过滤，所述压力调节件(352)被构造成调节所述气源处理支路(350)的气体压力，所述油雾器(353)被构造成对所述气源(420)输出的气体进行净化处理。

8.根据权利要求7所述的膜电极气密测试设备(300)，其特征在于，所述过滤器(351)靠近所述气源(420)的一端设置，所述油雾器(353)远离所述气源(420)的一端设置，所述压力调节件(352)位于所述过滤器(351)与所述油雾器(353)之间。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的膜电极气密测试设备(300)，其特征在于，所述测试部包括上压板(311)和下压板(312)，所述上压板(311)和所述下压板(312)相对设置以形成所述容置腔体(310)，所述膜电极(410)位于所述上压板(311)和所述下压板(312)之间，且所述上压板(311)或所述下压板(312)上设置有进气口以作为所述容置腔体(310)的进气口。

10.根据权利要求1所述的膜电极气密测试设备(300)，其特征在于，所述第一开关(321)为手动开关阀。

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