[發(fā)明專利]一種質(zhì)子交換膜燃料電池電堆組裝力的推算方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201511024417.2
• 申請日: 2015-12-30
• 公開（公告）號: CN105653797B
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付宇;王紅梅;侯中軍;竇永香
• 申請（專利權(quán)）人: 新源動力股份有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 楊威;李洪福

1.一種質(zhì)子交換膜燃料電池電堆組裝力的推算方法，其特征在于：包括如下步驟

S1、任選一種密封結(jié)構(gòu)分別對待測燃料電池電堆的雙極板氫、氧兩側(cè)進(jìn)行密封；

S2、將壓力感測元件置于S1所述的燃料電池電堆的雙極板與MEA之間并利用電子萬能試驗機的上下端板對放置有壓力感測元件的燃料電池電堆施加一組壓力；

S3、采集并記錄每一壓力條件下，對應(yīng)的雙極板與MEA接觸狀態(tài)圖像；

S4、基于各所述雙極板與MEA接觸狀態(tài)圖像，獲得不同壓力下，雙極板與MEA所有接觸點的壓強分布數(shù)據(jù)；

S5、基于S4中所有壓強分布數(shù)據(jù)，獲得所有接觸點對應(yīng)的壓力值；同時根據(jù)S3中的雙極板與MEA接觸狀態(tài)圖像判斷出雙極板的密封區(qū)與流場區(qū)位置；并基于上述所有接觸點壓力值及密封區(qū)與流場區(qū)位置，獲得不同壓力下密封區(qū)所受壓力值關(guān)系曲線及流場區(qū)所受壓力值關(guān)系曲線；

S6、在雙極板與MEA之間壓緊力與接觸電阻的關(guān)系曲線中查找接觸電阻為常值時壓緊力的最小值；

S7、在不同壓力下流場區(qū)受力曲線中找到壓緊力最小值點對應(yīng)的壓力，此壓力即S1密封結(jié)構(gòu)對應(yīng)的電堆的組裝力；

所述密封結(jié)構(gòu)是指不同形狀的密封結(jié)構(gòu)及不同容積率的密封結(jié)構(gòu)任意一種組合形式的密封結(jié)構(gòu)；其中不同形狀的密封結(jié)構(gòu)是指半圓、扁平、圓形、異形密封結(jié)構(gòu)中的任意一種密封結(jié)構(gòu)，不同容積率的密封結(jié)構(gòu)是指容積率范圍為70％-110％的密封結(jié)構(gòu)中的任意一種容積率對應(yīng)的密封結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)子交換膜燃料電池電堆組裝力的推算方法，其特征在于：

所述S1中的雙極板是指任意形狀的復(fù)合雙極板或石墨雙極板或金屬雙極板。

3.一種推算質(zhì)子交換膜燃料電池電堆組裝力的裝置，所述燃料電池電堆的雙極板氫、氧兩側(cè)任選一種密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行密封，其特征在于：

置于所述的燃料電池電堆的雙極板與MEA之間的壓力感測元件，其用于實時檢測雙極板與MEA之間的壓力；

電子萬能試驗機，該電子萬能試驗機用于對放置有壓力感測元件的燃料電池電堆施加一組壓力；

訊號接收處理單元，該訊號接收處理單元用于采集并記錄每一壓力條件下，對應(yīng)的雙極板與MEA接觸狀態(tài)圖像；

分析處理單元，該分析處理單元用于對各所述雙極板與MEA接觸狀態(tài)圖像進(jìn)行圖像分析處理以獲得當(dāng)前密封結(jié)構(gòu)對應(yīng)的電堆的組裝力；所述圖像分析處理過程：①、基于各所述雙極板與MEA接觸狀態(tài)圖像，獲得不同壓力下雙極板與MEA所有接觸點各自對應(yīng)的壓強分布數(shù)據(jù)；②、按照接觸點壓強分布數(shù)據(jù)乘以對應(yīng)的接觸點面積換算獲得各接觸點對應(yīng)的接觸點壓力值，同時上述雙極板與MEA接觸狀態(tài)圖像判斷出雙極板的密封區(qū)與流場區(qū)位置；③、基于上述所有接觸點壓力值及密封區(qū)與流場區(qū)位置，分別獲得不同壓力下密封區(qū)所受壓力值關(guān)系曲線與流場區(qū)所受壓力值關(guān)系曲線；④、在上述不同壓力下流場區(qū)受力曲線中找到壓緊力最小值點對應(yīng)的壓力，此壓力為對應(yīng)的電堆的組裝力；

所述雙極板是指任意形狀的復(fù)合雙極板或石墨雙極板或金屬雙極板；所述密封結(jié)構(gòu)是指不同形狀的密封結(jié)構(gòu)及不同容積率的密封結(jié)構(gòu)任意一種組合形式的密封結(jié)構(gòu)；其中不同形狀的密封結(jié)構(gòu)是指半圓、扁平、圓形、異形密封結(jié)構(gòu)中的任意一種密封結(jié)構(gòu)，不同容積率的密封結(jié)構(gòu)是指容積率范圍為70％-110％的密封結(jié)構(gòu)中的任意一種容積率對應(yīng)的密封結(jié)構(gòu)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的推算質(zhì)子交換膜燃料電池電堆組裝力的裝置，其特征在于：

所述圖像分析處理過程中的③是指將雙極板密封區(qū)所有接觸點壓力值加和得到密封區(qū)壓力值，將雙極板流場區(qū)所有接觸點壓力值加和得到流場區(qū)壓力值，將二者壓力值的加和等于此圖像采集條件下電子萬能試驗機施加的壓力，進(jìn)而得到不同壓力下密封區(qū)所受壓力值的關(guān)系曲線與流場區(qū)所受壓力值的關(guān)系曲線。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的推算質(zhì)子交換膜燃料電池電堆組裝力的裝置，其特征在于：

所述壓緊力最小值點是指在雙極板與MEA之間壓緊力與接觸電阻的關(guān)系曲線中查找接觸電阻為常值時壓緊力的最小值。