[發(fā)明專利]雙極板流場流體可視化裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710012312.4
• 申請日: 2007-07-27
• 公開（公告）號: CN101118970A
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侯中軍;傅云峰;徐乃濤;明平文
• 申請（專利權(quán)）人: 新源動力股份有限公司
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M8/04;H01M4/86;H01M8/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 李洪福

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種檢測流場流體運(yùn)動規(guī)律的裝置，尤其涉及一種雙極板流場流體可視化裝置和方法。

背景技術(shù)

燃料電池雙極板分為陰極板、陽極板，冷卻腔流場板。陰極板、陽極板上均有符合燃料電池輸送、排放物質(zhì)要求的通道，也叫流場，流場是由流場溝和流場脊組成，流場形狀可以按照流體運(yùn)動規(guī)律設(shè)計，設(shè)計的流場對燃料電池性能有重要影響。

流體的可視化在文獻(xiàn)F.Barreras*，A.Lozano，L.Vali~no，C.Mar′in，A.Pascau：Flow?distribution?in?a?bipolar?plate?of?a?proton?exchange?membrane?fuel?cellexperiments?and?numerical?simulation?studies，Journal?of?Power?Sources?144(2005)54-66中有詳細(xì)描述，該文獻(xiàn)中采用的方法，流體是確定黏度的溶劑與可溶熒光染色劑混合物，確定黏度是指液體在管道中確定的流速時具有與氫氣運(yùn)動黏度相近的液體，文獻(xiàn)中溶劑流體是甘油與水按一定比例配制的，可溶性熒光染色劑可以溶于溶劑流體，采用注射的方法引入溶劑流體通道，然后用熒光示蹤激光攝像機(jī)對流體運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行記錄。也存在其它相似的方法進(jìn)行觀察。這些方法共同的缺點是對透明裝置有很高的要求，因為應(yīng)用了有機(jī)溶劑，所以不能使用橡塑材料，特別是對雙極板密封用材料有溶脹作用，另外，熒光染色劑的溶解混合均勻性、速度無法把握和表征，另外熒光示蹤噪聲大，影響觀察的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，研制一種方便觀察、記錄流體在流場內(nèi)運(yùn)動的狀態(tài)的雙極板流場流體可視化裝置和方法。本發(fā)明的技術(shù)實現(xiàn)手段如下：

一種雙極板流場流體可視化裝置，包括雙極板、攝像機(jī)和極板上的流場；其特征在于還包括透明蓋板、底板和流體供應(yīng)裝置；所述底板上雙極板的進(jìn)出口端位置設(shè)有流體通道，流體供應(yīng)裝置包括氣體供應(yīng)裝置和液體供應(yīng)裝置；在輸送管道上裝設(shè)混合裝置三通閥將氣體和液體混合成流體通入雙極板流場進(jìn)口端，所述液體供應(yīng)裝置上設(shè)有加熱裝置，在所述流體供應(yīng)裝置上裝有測試的儀表和控制儀器，并在其出口端也設(shè)有測量儀表；使用時將雙極板夾在透明蓋板和底板中間通過緊固螺栓將其緊固，流體供應(yīng)裝置向雙極板上的流場內(nèi)注入流體，后用攝像機(jī)進(jìn)行記錄。

所述的透明蓋板為透明玻璃磚。所述氣體供應(yīng)裝置為壓縮氣體儲藏裝置。所述氣體供應(yīng)裝置由氣體壓縮機(jī)構(gòu)成。所述的雙極板為單節(jié)雙極板或疊加雙極板。所述儀器包括控制液體和氣體的控制閥，所述儀表為溫度儀表、流量儀表和壓力儀表。

一種使用上述雙極板流場流體可視化裝置的方法，其特征在于包括如下步驟：

a、將雙極板夾在透明蓋板和底板中間用緊固螺栓將其緊固；

b、在底板上雙極板的流體進(jìn)口端位接上可調(diào)節(jié)流量的三通閥，三通閥的一個通道接在氣體供應(yīng)裝置上，另一通道接在液體供應(yīng)裝置，先關(guān)閉液體通道通入設(shè)定溫度、壓力和流量的氣體，再調(diào)節(jié)液體的壓力和流量，使得液體的壓力稍大于氣體流量，并在流場上觀察到氣泡在液體中均勻分散；

c、打開高速高分辨攝像機(jī)，攝出流體在流場中運(yùn)動和分布的狀況。

還包括按照電堆放置的常見方式，改變該裝置的放置方式進(jìn)行分別測試觀察的步驟；還包括改變氣體或液體的壓力和流量，然后分別進(jìn)行測試觀察的步驟；所述的氣體為空氣或氮氣，液體為水或添加顏料的水。

本發(fā)明主要解決了測試方法中流體選用以及觀察方法問題，所采用的流體和方法簡單、實用，能更加準(zhǔn)確、更加快速地觀察到所需的結(jié)果，適于雙極板設(shè)計驗證。由于其結(jié)構(gòu)簡單，不僅便于生產(chǎn)，而且成本非常低廉適于廣泛推廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、透明蓋板，2、底板，3、雙極板，4、流場，5、緊固螺栓，6、攝像機(jī)，7、出口，8、流體供應(yīng)裝置，81、三通閥，82、氣體供應(yīng)裝置，83、液體供應(yīng)裝置，84、加熱裝置。

具體實施方式