[發明專利]一種燃料電池雙極板流場單通道流體測試裝置及測試方法有效

申請號：	201010561324.4	申請日：	2010-11-25
公開（公告）號：	CN102054997A	公開（公告）日：	2011-05-11
發明（設計）人：	付宇;王紅梅;竇永香;徐洪峰;侯中軍;明平文	申請（專利權）人：	新源動力股份有限公司
主分類號：	H01M8/04	分類號：	H01M8/04
代理公司：	大連東方專利代理有限責任公司 21212	代理人：	高永德
地址：	116085 遼寧***	國省代碼：	遼寧;21
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種燃料電池極板流場單通道流體測試裝置方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及燃料電池測試方法領域，尤其涉及燃料電池雙極板流場測試技術。

背景技術

流場是在雙極板上加工各種形狀的溝槽，為反應劑及反應產物提供進出通道，是燃料電池的關鍵，流場結構需按照流體運動規律設計。在質子交換膜燃料電池工作過程中，將有液態水產生，它們主要來自反應過程中產生的水以及氣體帶入的增濕水。如果液態水不能及時排出，將會在流場通道內部積累產生液滴，或者在通道表面形成一層水膜，極大地減小通道尺寸，增加氣體經過通道的壓差，嚴重影響電池性能。因此，流場通道幾何尺寸以及通道的表面特性是流場設計中的關鍵因素。

流場排水的優劣取決于流場結構，因為流場結構決定著電池內部氣體流動的速度和電池進出口壓差。設計合理的流道可以使電極各處均能獲得充足的反應氣并及時排出生成的水，保證燃料電池具有較好的性能和穩定性。通過研究流場通道內流體的特性，充分掌握液態水在燃料電池流道內的行為規律，對流場通道的設計具有重要的指導意義。關于流道內液體流動規律的研究需要對流道內液體流動進行測試，現有技術中，CN101118970A提出了一種可視化裝置和方法，用攝像機記錄流體在流場中運動和分布狀況。該方法的不足是不能精確控制注入的液體量，而且沒有測試液體初始運動的規律。

發明內容

本發明目的是針對雙極板流場通道現有測試手段不足的狀況，提供一種精準注入、方便觀察流場通道內液滴流動狀態和測試液滴運動規律的裝置及測試方法。

通過以下技術方案實現本發明的目的：一種燃料電池雙極板流場單通道流體測試裝置，包括蓋板、底板、不銹鋼板、支架和控制系統，其特征是所述蓋板是透明平板，蓋板上設有進氣孔和液滴注入孔；所述底板是平板，底板上設有出氣口，所述不銹鋼板上設有單個流場流道，帶有單個流場流道的不銹鋼板夾在透明蓋板和底板中間，用緊固螺栓密封緊固，蓋板上的進氣孔與不銹鋼板(5)上的單個流場流道的前端連通，蓋板上的液滴注入孔與不銹鋼板上的單個流場流道中間部位連通，蓋板進氣孔端的連接管路上接有進氣壓力表和進氣閥，底板上的出氣孔與不銹鋼板上的單個流場流道的后端連通，底板出氣孔端的連接管路上接有出口壓力表；所述控制系統是微量注射控制系統，微量注射控制系統包括注射器和微量注射控制器，所述注射器固定在支架上，注射頭與蓋板上的液滴注入孔連接，微量注射控制器和注射器的控制部分連接。

本發明所述一種燃料電池雙極板流場單通道流體測試裝置，其特征在于所述蓋板上的液滴注入孔為1-5個，液滴注入孔沿不銹鋼板上的流場流道均布，液滴注入孔的孔徑為0.5-1mm，

本發明所述一種燃料電池雙極板流場單通道流體測試裝置，其特征在于所述進氣壓力表和出口壓力表為精密壓力表。

本發明所述一種燃料電池雙極板流場單通道流體測試裝置，其特征在于所述不銹鋼板上的單個流場流道經過表面改性處理。

本發明所述一種燃料電池雙極板流場單通道流體測試裝置，其特征在于所述不銹鋼板(5)上的流場流道溝深在0.4-0.5mm，溝寬在0.5-0.9mm。

本發明所述一種燃料電池雙極板流場單通道流體測試裝置的測試方法，其特征在于所述測試方法包括以下步驟：

a注射器內注滿液體固定在支架上，注射頭對準有蓋板上注入孔；

b、將進氣閥與外部氣源連接，打開進氣閥，調節進氣壓力，啟動微量注射控制系統控制注射器向不銹鋼板單個流場流道注射的液滴注入量；

c、通過透明蓋板觀察液滴在單個流場流道內運動狀況，液滴剛剛開始運動時，停止注入，記錄注入液滴的量值和蓋板進氣口的壓力及底板出氣口壓力；

d、蓋板進氣口的壓力和底板出氣口壓力差為推動該液滴的最小推動力；

e、改變進氣壓力和液體注射速率，重復以上步驟；

f、改變密封緊固的金屬不銹鋼板、透明蓋板和底板的放置方向，重復以上步驟。

本發明所述一種燃料電池雙極板流場單通道流體測試裝置的測試方法，其特征在于所述的外部氣源的氣體為空氣，所述注射器內注入的液體為去離子水。