[發(fā)明專利]電堆裝配活化驗(yàn)收一體式燃料電池測(cè)試平臺(tái)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210000745.9
• 申請(qǐng)日: 2012-01-04
• 公開（公告）號(hào): CN102569864A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧榮鑫;張超;陶少龍;王唯一;沈軍;陳凌云;徐麟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆山弗爾賽能源有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/24
• 分類號(hào): H01M8/24;H01M8/04;G01R31/36
• 代理公司: 上海宏威知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31250
• 代理人: 金利琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)領(lǐng)域的測(cè)試平臺(tái)，尤其涉及一種兼具電堆裝配、活化、驗(yàn)收一體式的燃料電池測(cè)試平臺(tái)。

背景技術(shù)

燃料電池是通過電催化反應(yīng)將氧化劑和還原劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置，是一種高效、安全、清潔、靈活的新型發(fā)電技術(shù)。其中的質(zhì)子交換膜燃料電池因其具有效率高、能量密度大、反應(yīng)溫度低、無噪音、無污染等顯著優(yōu)點(diǎn)而在地面發(fā)電站、電動(dòng)車和便攜式電源等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。燃料電池內(nèi)部主要由質(zhì)子交換膜、電化學(xué)反應(yīng)催化劑、擴(kuò)散層和雙極板組成。當(dāng)燃料電池工作時(shí)，其內(nèi)部發(fā)生下述反應(yīng)過程：反應(yīng)氣體在擴(kuò)散層內(nèi)擴(kuò)散，當(dāng)反應(yīng)氣體到達(dá)催化層時(shí)，在催化層內(nèi)被催化劑吸附并發(fā)生電催化反應(yīng)；陽極反應(yīng)生成的質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜內(nèi)傳遞到陰極側(cè)，電子經(jīng)外電路到達(dá)陰極，同氧分子反應(yīng)結(jié)合成水，同時(shí)放出熱量。電極反應(yīng)為：

陽極（負(fù)極）：H₂?→?2H⁺?+?2e

陰極（正極）：1/2O₂?+?2H⁺?+?2e?→?H₂O

電池反應(yīng)：???H₂?+?1/2O₂?→?H₂O

一個(gè)典型的質(zhì)子交換膜燃料電池中，膜電極放在兩塊導(dǎo)電的導(dǎo)流極板中間，兩塊導(dǎo)流板分別是陽極燃料的導(dǎo)流板與陰極氧化劑的導(dǎo)流板。這樣形成的一個(gè)燃料電池稱為單電池，為了增大整個(gè)質(zhì)子交換膜燃料電池的總功率，需要將多個(gè)單電池通過直疊的方式串聯(lián)成電池組，又叫燃料電池電堆。在燃料電池電堆中，一塊極板的兩面都可以有導(dǎo)流槽，其中一面可以作為一個(gè)膜電極的陽極導(dǎo)流面，另一面又可作為另一個(gè)相鄰膜電極的陰極導(dǎo)流面，這種極板叫做雙極板。電堆通過前端板、后端板及拉桿緊固在一起。

燃料電池發(fā)電系統(tǒng)主要由燃料電池堆與電池堆支持運(yùn)行系統(tǒng)組成。當(dāng)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)用作車、船等運(yùn)載工具的動(dòng)力系統(tǒng)時(shí)，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)又叫做燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)。

氫氣的流量、溫度、壓力和濕度，空氣的流量、溫度、壓力和濕度，冷卻水的流量、溫度和壓力，燃料電池堆流體出入口溫差、壓差，負(fù)載的加載頻率變化，系統(tǒng)各零部件的響應(yīng)速度等工作參數(shù)對(duì)于燃料電池的正常運(yùn)行和效率有著重要的影響。

一個(gè)完整的燃料電池生產(chǎn)流程應(yīng)該包括電堆的組裝、活化以及外殼封裝和驗(yàn)收。

目前的燃料電池在生產(chǎn)過程中，以上的幾道工序都是分開執(zhí)行的，因?yàn)槊康焦ば蚴蔷o密相關(guān)，上一道工序的問題可能需要在下一道工序中才會(huì)表現(xiàn)出來，所以往往需要大量的重復(fù)勞動(dòng)，不但浪費(fèi)人力物力，而且電堆的性能還得不到保障。

專利號(hào)為201020160727.3的實(shí)用新型專利提到一種兼具燃料電池堆和燃料電池系統(tǒng)性能測(cè)試的質(zhì)子交換膜燃料電池測(cè)試平臺(tái)，不過沒有涉及燃料電池堆的在線組裝更換和活化。

專利號(hào)為ZL200720201327.0的實(shí)用新型專利提到一種質(zhì)子交換膜燃料電池電堆的裝堆壓機(jī)，具有操作簡(jiǎn)單、電堆內(nèi)部受力均勻、裝堆平整規(guī)則、壓力容易控制等優(yōu)點(diǎn)，但其無法直接連輔助系統(tǒng)對(duì)組裝完成電堆進(jìn)行測(cè)試，必須取下后使用另外獨(dú)立的活化平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試，一旦電堆中存在單片電池問題，需要重新放入壓裝機(jī)拆卸更換，裝配效率低，電堆也容易在頻繁的拆卸更換中受損。

專利號(hào)為200810036146.6的發(fā)明專利和專利號(hào)為ZL200820114566.7的實(shí)用新型專利都提到了一種能測(cè)試燃料電池電堆性能的測(cè)試平臺(tái)，該測(cè)試臺(tái)能夠監(jiān)測(cè)各運(yùn)行參數(shù)與燃料電池堆性能之間的關(guān)系。專利號(hào)為200410093104.8的發(fā)明專利提到一種具有自我支持和電力輸出功能的燃料電池測(cè)試系統(tǒng)，可以自己發(fā)電啟動(dòng)，自己運(yùn)行，發(fā)出多余的電力還可以輸出供負(fù)載或其它電器實(shí)用，但是這些測(cè)試平臺(tái)無法實(shí)現(xiàn)電堆的在線裝配活化，使得電堆的生產(chǎn)流程較為繁瑣。

專利號(hào)為200510026003.3的發(fā)明專利、專利號(hào)為200410066321.8的發(fā)明專利和專利號(hào)為200520041696.9的實(shí)用新型專利都提到了一種適合質(zhì)子交換膜燃料電池堆快速裝配和測(cè)試的裝配臺(tái)，具有電堆拆卸方便，單電池受力均勻等特點(diǎn)，其能夠在測(cè)試過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)電堆問題并進(jìn)行在線更換，大大簡(jiǎn)化了裝配工序，但依然無法實(shí)現(xiàn)封裝電堆最后的驗(yàn)收步驟，需要有單獨(dú)的測(cè)試臺(tái)架，使得生產(chǎn)成本較高，不利于電堆的價(jià)格控制。

對(duì)于上述燃料電池生產(chǎn)檢驗(yàn)設(shè)備均只能完成部分工序，導(dǎo)致燃料電池的開發(fā)需要大量的設(shè)備投入而大大增加研發(fā)和生產(chǎn)成本，并且電堆的性能也得不到正確的評(píng)估。

發(fā)明內(nèi)容