一種通過(guò)冷熱循環(huán)測(cè)試燃料電池堆結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種通過(guò)冷熱循環(huán)測(cè)試燃料電池堆結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的裝置，其包括：處于離線狀態(tài)的燃料電池堆；為該電堆提供冷熱循環(huán)測(cè)試環(huán)境的冷熱循環(huán)測(cè)試管路結(jié)構(gòu)；用于對(duì)所述電堆進(jìn)行氣密性測(cè)試的氣密性測(cè)試平臺(tái)以及設(shè)置于所述電堆上，用于對(duì)所述電堆進(jìn)行電堆組裝力分布測(cè)試的壓力分析儀。本實(shí)用新型提供一種能夠離線測(cè)試電堆結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且易于操作，能夠有效地對(duì)電堆的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試。
【專利說(shuō)明】
一種通過(guò)冷熱循環(huán)測(cè)試燃料電池堆結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于質(zhì)子交換膜燃料電池堆結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性測(cè)試的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]燃料電池堆的運(yùn)行環(huán)境一般為-20?85°C，鑒于其溫度區(qū)間變化較大，因此保障其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性就顯得尤為重要。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的燃料電池堆，可以保證其電堆的尺寸、氣密性以及組裝力都在合格范圍內(nèi)變動(dòng)，進(jìn)而保證電壓的正常輸出；而結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的電堆，則可能導(dǎo)致電堆尺寸變化較大，電堆漏氣，組裝力減小等，更嚴(yán)重者可能會(huì)造成單低、短路、氫氣泄露爆炸等危險(xiǎn)。
[0003]但目前對(duì)電堆結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性測(cè)試方面的研究則少之又少，在關(guān)于燃料電池堆離線性能檢測(cè)的技術(shù)，大都圍繞著氣密性檢測(cè)、組裝力檢測(cè)等方面展開，較少有對(duì)其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性檢測(cè)進(jìn)行研究的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明目的是要提供一種通過(guò)冷熱循環(huán)測(cè)試燃料電池堆結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的裝置，該裝置能夠簡(jiǎn)便快捷地對(duì)電堆結(jié)構(gòu)離線穩(wěn)定性性能進(jìn)行測(cè)試。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案:
[0006]—種通過(guò)冷熱循環(huán)測(cè)試燃料電池堆結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的裝置，其應(yīng)用于處于離線狀態(tài)的燃料電池堆的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性檢測(cè)，其特征在于:
[0007]包括
[0008]處于離線狀態(tài)的燃料電池堆；
[0009]為該電堆提供冷熱循環(huán)測(cè)試環(huán)境的冷熱循環(huán)測(cè)試管路結(jié)構(gòu)；
[0010]用于對(duì)所述電堆進(jìn)行氣密性測(cè)試的電堆氣密性測(cè)試平臺(tái)；以及
[0011]設(shè)置于所述電堆上，用于對(duì)所述電堆進(jìn)行電堆組裝力分布測(cè)試的壓力分析儀。
[0012]進(jìn)一步的，所述冷熱循環(huán)測(cè)試管路結(jié)構(gòu)包括:
[0013]設(shè)置于所述電堆冷卻腔輸出側(cè)管路上的溫度傳感器；
[0014]連接所述電堆冷卻腔輸入側(cè)的冷浴管路結(jié)構(gòu)，該冷浴管路結(jié)構(gòu)包括低溫恒溫槽，與所述低溫恒溫槽連接，并通過(guò)冷浴管路單向閥與所述電堆冷卻腔輸入側(cè)連接的冷浴管路電磁栗以及分別與所述電堆冷卻腔輸出側(cè)管路、低溫恒溫槽連接的冷浴管路電磁閥；
[0015]以及連接所述電堆冷卻腔輸入側(cè)的熱浴管路結(jié)構(gòu)，該熱浴管路結(jié)構(gòu)由高溫恒溫槽、與所述高溫恒溫槽連接，并通過(guò)熱浴管路單向閥與所述電堆冷卻腔輸入側(cè)連接的熱浴管路電磁栗以及分別與所述電堆冷卻腔輸出側(cè)管路、高溫恒溫槽連接的熱浴管路電磁閥。
[0016]進(jìn)一步的，所述冷熱循環(huán)測(cè)試管路結(jié)構(gòu)還包括所述電堆冷卻腔輸入側(cè)連接的空氣吹掃管路，所述空氣吹掃管路包括:
[0017]空氣氣源；
[0018]調(diào)節(jié)所述空氣吹掃管路內(nèi)空氣氣源壓力值的空氣調(diào)節(jié)閥；
[0019]以及通過(guò)空氣吹掃管路單向閥與所述電堆冷卻腔輸入側(cè)連接的空氣吹掃管路電磁閥。
[0020]進(jìn)一步的，所述冷浴管路電磁栗、冷浴管路電磁閥、熱浴管路電磁栗、熱浴管路電磁閥、空氣吹掃管路電磁閥及空氣調(diào)節(jié)閥均通過(guò)電控部件控制。
[0021]上述裝置的工作過(guò)程:
[0022]⑴測(cè)試前:
[0023]將處于離線狀態(tài)的燃料電池堆中的任意一片MEA去掉，并在該電堆上放置壓力分析儀
[0024](2)測(cè)試:
[0025]首先利用電堆氣密性測(cè)試平臺(tái)進(jìn)行短堆氣密性測(cè)試，不合格時(shí)重新拆裝;合格時(shí)記錄電堆尺寸、氣密性結(jié)果、壓力分析儀測(cè)試的電堆組裝力分布測(cè)試結(jié)果，此三項(xiàng)結(jié)果做為該電堆結(jié)構(gòu)的初始狀態(tài)。
[0026]其次將該電堆連接到冷熱循環(huán)測(cè)試管路結(jié)構(gòu)中。
[0027]具體的，設(shè)置低溫恒溫槽的恒定溫度(即低溫溫度)；設(shè)置高溫恒溫槽的的恒定溫度(即高溫溫度)；同時(shí)打開空氣氣源，并調(diào)節(jié)空氣調(diào)節(jié)閥壓力至設(shè)定的壓力值;則電堆進(jìn)行冷熱循環(huán)測(cè)試:
[0028]①電控部件開啟冷浴管路結(jié)構(gòu)中的冷浴管路電磁栗，低溫恒溫槽中的低溫冷卻液體由冷浴管路電磁栗栗送并通過(guò)冷浴管路單向閥流通至電堆冷卻腔輸入側(cè)后，經(jīng)過(guò)電堆冷卻腔輸出側(cè)的溫度傳感器、冷浴管路電磁閥流回低溫恒溫槽內(nèi)。由于此時(shí)空氣吹掃管路電磁閥和熱浴管路電磁閥是關(guān)閉狀態(tài)，且熱浴管路存在熱浴管路單向閥，該冷卻液體不會(huì)經(jīng)過(guò)空氣吹掃管路和熱浴管路結(jié)構(gòu)。②待溫度傳感器顯示達(dá)到低溫溫度時(shí)，說(shuō)明電堆冷卻腔輸入輸出側(cè)溫度相同，則電堆達(dá)到平衡。此時(shí)關(guān)閉冷浴管路電磁栗打開空氣吹掃管路電磁閥，則氣源空氣經(jīng)過(guò)空氣調(diào)節(jié)閥，空氣吹掃管路電磁閥、空氣吹掃管路單向閥至電堆冷卻腔后，又經(jīng)溫度傳感器，冷浴管路電磁閥流回低溫恒溫槽，此步驟的作用是將電堆中的冷卻液吹掃回低溫恒溫槽，減少冷卻液損失。③待觀察管路中基本無(wú)流通冷卻液體時(shí)說(shuō)明冷卻液已吹掃徹底，則關(guān)閉空氣吹掃管路電磁閥和冷浴管路電磁閥，開啟熱浴管路電磁栗，開啟熱浴管路電磁閥，則高溫去離子水經(jīng)過(guò)熱浴管路電磁栗、熱浴管路單向閥至電堆冷卻腔輸入側(cè)，又經(jīng)溫度傳感器，熱浴管路電磁閥流回高溫恒溫槽。同樣因?yàn)槔湓」苈穯蜗蜷y和其他電磁閥已關(guān)閉的原因，高溫液體不會(huì)流至其他管路中。④待溫度傳感器顯示達(dá)到高溫溫度時(shí)，說(shuō)明電堆冷卻腔輸入輸出側(cè)溫度相同，則電堆達(dá)到平衡。此時(shí)關(guān)閉熱浴管路電磁栗打開空氣吹掃管路電磁閥，則氣源空氣經(jīng)過(guò)空氣調(diào)節(jié)閥，空氣吹掃管路電磁閥、空氣吹掃管路單向閥至電堆冷卻腔輸入側(cè)后，又經(jīng)溫度傳感器，熱浴管路電磁閥流回高溫恒溫槽，此步驟的作用是將電堆中的高溫液體吹掃回高溫恒溫槽。待觀察管路中基本無(wú)流通液體時(shí)說(shuō)明高溫液體已吹掃徹底，則關(guān)閉空氣吹掃管路電磁閥和熱浴管路電磁閥。同樣此步驟的作用是將電堆中的高溫液體吹掃回高溫恒溫槽，減少高溫液體的損失。上述過(guò)程即為電堆進(jìn)行了 I次冷熱循環(huán)過(guò)程。
[0029]電堆進(jìn)行了I次冷熱循環(huán)后，利用游標(biāo)卡尺測(cè)量電堆尺寸，利用氣密性測(cè)試平臺(tái)測(cè)量電堆氣密性，并將壓力分析儀顯示的電堆組裝力的分布圖進(jìn)行保存，則得到該電堆進(jìn)行了 I次冷熱循環(huán)后的穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果。
[0030]重復(fù)上述冷熱循環(huán)過(guò)程直至該電堆氣密性不合格后，則測(cè)試結(jié)束并得到該電堆的全部穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果。
[0031]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果:
[0032]本實(shí)用新型提供一種能夠離線測(cè)試電堆結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且易于操作，能夠有效地對(duì)電堆的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試。
【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1為通過(guò)冷熱循環(huán)測(cè)試燃料電池堆結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的裝置工作過(guò)程示意圖；
[0034]圖2為本實(shí)用新型所述通過(guò)冷熱循環(huán)測(cè)試燃料電池堆結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖3為本實(shí)用新型所述實(shí)例對(duì)應(yīng)的電堆外尺寸隨冷熱循環(huán)測(cè)試次數(shù)增加的變化圖；
[0036]圖4為本實(shí)用新型所述實(shí)例對(duì)應(yīng)的電堆外漏量隨冷熱循環(huán)測(cè)試次數(shù)增加的變化圖；
[0037]圖5為本實(shí)用新型所述實(shí)例對(duì)應(yīng)的電堆氫氧串水量隨冷熱循環(huán)測(cè)試次數(shù)增加的變化圖；
[0038]圖6為本實(shí)用新型所述實(shí)例對(duì)應(yīng)的電堆氫串氧量隨冷熱循環(huán)測(cè)試次數(shù)增加的變化圖。
[0039]圖中，1、低溫恒溫槽，2、高溫恒溫槽，3、冷浴管路電磁栗，4、冷浴管路單向閥，5、溫度傳感器，6、冷浴管路電磁閥，7、空氣調(diào)節(jié)閥，8、空氣吹掃管路電磁閥，9、空氣吹掃管路單向閥，1、熱浴管路電磁栗，11、熱浴管路單向閥，12、熱浴管路電磁閥。
【具體實(shí)施方式】
[0040]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0041 ]下面以具體實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明:
[0042]1、按照電堆組裝工藝組裝50節(jié)電堆，將其中第25節(jié)膜電極(MEA)去掉，更換為相同外形的壓力分析儀；
[0043]2、利用電堆氣密性測(cè)試平臺(tái)進(jìn)行短堆氣密性測(cè)試，不合格時(shí)重新拆裝;合格時(shí)記錄電堆尺寸、氣密性結(jié)果、壓力分析儀測(cè)試的電堆組裝力分布測(cè)試結(jié)果，此三項(xiàng)結(jié)果即為該電堆結(jié)構(gòu)的初始狀態(tài)；
[0044]3、將裝有壓力分析儀的電堆連接到冷熱循環(huán)測(cè)試管路結(jié)構(gòu)中。
[0045]低溫恒溫槽I中加入體積比為1:1的乙二醇水溶液，設(shè)置低溫為_20°C ;高溫恒溫槽2中加入高溫去離子水，設(shè)置高溫為85°C，打開空氣氣源，并調(diào)節(jié)空氣調(diào)節(jié)閥7壓力至10kpa;待高低溫溫度到達(dá)設(shè)定值后，則對(duì)該電堆進(jìn)行冷熱循環(huán)。
[0046]如圖1一圖2所示，即①電控部件開啟冷浴管路結(jié)構(gòu)中的冷浴管路電磁栗3，低溫恒溫槽I中的低溫冷卻水由冷浴管路電磁栗3栗送并通過(guò)冷浴管路單向閥4流通至電堆冷卻腔輸入側(cè)后，經(jīng)過(guò)電堆冷卻腔輸出側(cè)的溫度傳感器5、冷浴管路電磁閥6流回低溫恒溫槽I內(nèi)。由于此時(shí)空氣吹掃管路電磁閥8和熱浴管路電磁閥12是關(guān)閉狀態(tài)，且熱浴管路存在熱浴管路單向閥11，使得該冷卻水不會(huì)經(jīng)過(guò)空氣吹掃管路和熱浴管路結(jié)構(gòu)。
[0047]②待溫度傳感器5顯示_20°C時(shí)，說(shuō)明電堆冷卻腔輸入輸出側(cè)溫度相同，則電堆達(dá)到熱平衡。此時(shí)關(guān)閉冷浴管路電磁栗3打開空氣吹掃管路電磁閥8，則10kpa的空氣經(jīng)過(guò)空氣調(diào)節(jié)閥7，空氣吹掃管路電磁閥8、空氣吹掃管路單向閥9至電堆冷卻腔后，又經(jīng)溫度傳感器5，冷浴管路電磁閥6流回低溫恒溫槽1，此步驟的作用是將電堆中的冷卻液吹掃回低溫恒溫槽，減少冷卻液損失。
[0048]③待觀察管路中基本無(wú)流通液體時(shí)說(shuō)明冷卻液已吹掃徹底，則關(guān)閉冷浴管路電磁閥6和掃管路電磁閥8，開啟熱浴管路電磁栗10，開啟熱浴管路電磁閥12，則高溫去離子水經(jīng)過(guò)熱浴管路電磁栗10、熱浴管路單向閥11至電堆冷卻腔輸入側(cè)，又經(jīng)溫度傳感器5，熱浴管路電磁閥流12流回高溫恒溫槽2。同樣因?yàn)槔湓」苈穯蜗蜷y4和其他電磁閥已關(guān)閉的原因，高溫液體不會(huì)流至不會(huì)經(jīng)過(guò)空氣吹掃管路和熱浴管路結(jié)構(gòu)。
[0049]④待溫度傳感器5顯示85°C時(shí)，說(shuō)明電堆冷卻腔輸入輸出側(cè)溫度相同，則電堆達(dá)到熱平衡。此時(shí)關(guān)閉熱浴管路電磁栗10打開空氣吹掃管路電磁閥8，則10kpa的空氣經(jīng)過(guò)空氣調(diào)節(jié)閥7，空氣吹掃管路電磁閥8、空氣吹掃管路單向閥9至電堆冷卻腔后，又經(jīng)溫度傳感器5，熱浴管路電磁閥12流回高溫恒溫槽2，此步驟的作用是將電堆中的高溫液體吹掃回高溫恒溫槽。觀察管路中基本無(wú)流通液體時(shí)說(shuō)明高溫液體已吹掃徹底，則關(guān)閉空氣吹掃管路電磁閥8和熱浴管路電磁閥12。同樣此步驟的作用是將電堆中的高溫液體吹掃回高溫恒溫槽，減少高溫液體的損失。此過(guò)程完畢后即為電堆進(jìn)行了 I次冷熱循環(huán)過(guò)程。
[0050]此時(shí)測(cè)量電堆尺寸，氣密性，并將壓力分析儀顯示的電堆組裝力的分布圖進(jìn)行保存，則得到電堆進(jìn)行了 I個(gè)冷熱循環(huán)后的穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果。
[0051]重復(fù)上述冷熱循環(huán)直至電堆氣密性不合格后，所有物品歸位，則測(cè)試結(jié)束。
[0052]對(duì)上述過(guò)程的測(cè)試結(jié)果分析:由圖3-6可見(jiàn)，隨著冷熱循環(huán)次數(shù)的增加，電堆外尺寸基本不變;氣密性中外漏量和氫氧串水量變化也不大，但氫串氧在第49個(gè)循環(huán)時(shí)猛增;且由壓力分布結(jié)果可見(jiàn)，電堆組裝力的分布并不均勻。以上說(shuō)明實(shí)施例中的電堆結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性還有待提高:需提高組裝力的分布均勻性，進(jìn)而可能使得電堆氣密性有所改善。
[0053]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其實(shí)用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種通過(guò)冷熱循環(huán)測(cè)試燃料電池堆結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的裝置，其特征在于: 包括 處于離線狀態(tài)的燃料電池堆； 為該電堆提供冷熱循環(huán)測(cè)試環(huán)境的冷熱循環(huán)測(cè)試管路結(jié)構(gòu)，所述冷熱循環(huán)測(cè)試管路結(jié)構(gòu)包括: 設(shè)置于所述電堆冷卻腔輸出側(cè)管路上的溫度傳感器(5); 連接所述電堆冷卻腔輸入側(cè)的冷浴管路結(jié)構(gòu)，該冷浴管路結(jié)構(gòu)包括低溫恒溫槽(I )，與所述低溫恒溫槽(I)連接，并通過(guò)冷浴管路單向閥(4)與所述電堆冷卻腔輸入側(cè)連接的冷浴管路電磁栗(3)以及分別與所述電堆冷卻腔輸出側(cè)管路、低溫恒溫槽(I)連接的冷浴管路電磁閥(6); 以及連接所述電堆冷卻腔輸入側(cè)的熱浴管路結(jié)構(gòu)，該熱浴管路結(jié)構(gòu)由高溫恒溫槽(2)、與所述高溫恒溫槽(2)連接，并通過(guò)熱浴管路單向閥(11)與所述電堆冷卻腔輸入側(cè)連接的熱浴管路電磁栗(10)以及分別與所述電堆冷卻腔輸出側(cè)管路、高溫恒溫槽(2)連接的熱浴管路電磁閥(12); 用于對(duì)所述電堆進(jìn)行氣密性測(cè)試的氣密性測(cè)試平臺(tái)； 以及設(shè)置于所述電堆上，用于對(duì)所述電堆進(jìn)行電堆組裝力分布測(cè)試的壓力分析儀。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過(guò)冷熱循環(huán)測(cè)試燃料電池堆結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的裝置，其特征在于: 所述冷熱循環(huán)測(cè)試管路結(jié)構(gòu)還包括所述電堆冷卻腔輸入側(cè)連接的空氣吹掃管路，所述空氣吹掃管路包括空氣氣源； 調(diào)節(jié)所述空氣吹掃管路內(nèi)空氣氣源壓力值的空氣調(diào)節(jié)閥(7); 以及通過(guò)空氣吹掃管路單向閥(9)與所述電堆冷卻腔輸入側(cè)連接的空氣吹掃管路電磁閥⑶。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過(guò)冷熱循環(huán)測(cè)試燃料電池堆結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的裝置，其特征在于: 所述冷浴管路電磁栗(3)、冷浴管路電磁閥(6)、熱浴管路電磁栗(10)、熱浴管路電磁閥(12)、空氣吹掃管路電磁閥(8)及空氣調(diào)節(jié)閥(7)均通過(guò)電控部件控制。
【文檔編號(hào)】H01M8/0438GK205488356SQ201521097000
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2015年12月24日
【發(fā)明人】付宇, 侯中軍, 竇永香, 杜超, 明平文
【申請(qǐng)人】新源動(dòng)力股份有限公司