[發(fā)明專利]一種燃料電池膜電極的測(cè)試檢漏裝置及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711344375.X
• 申請(qǐng)日: 2017-12-15
• 公開（公告）號(hào): CN109932132B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王素力;陳曦;孫公權(quán)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號(hào): G01M3/02
• 分類號(hào): G01M3/02
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發(fā)明公開了一種燃料電池膜電極的測(cè)試檢漏裝置，包括上腔體、下腔體，下腔體與燃料電池接觸部分的流道，以及加載裝置。所述下腔體進(jìn)氣口流入氫氣，所述上腔體進(jìn)氣口流入氮?dú)猓瑱z測(cè)口使用氫氣報(bào)警器進(jìn)行檢測(cè)，如果膜電極有泄露，則氫氣報(bào)警器報(bào)警，該膜電極為不合格。所述檢測(cè)裝置安全可靠，可以在不損壞電極的情況下準(zhǔn)確的判斷膜電極是否泄露。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明設(shè)計(jì)一種檢測(cè)裝置，具體涉及一種燃料電池膜電極的測(cè)試檢漏裝置。

背景技術(shù)

隨著全球資源的緊張以及人們對(duì)環(huán)保要求的逐漸提高，使得燃料電池技術(shù)的研發(fā)日益成熟，工業(yè)化進(jìn)程日益加深，因此對(duì)于燃料電池各零部件的測(cè)試檢測(cè)方法及裝置收到各研究機(jī)構(gòu)的重視。

燃料電池膜電極是燃料電池在工作過(guò)程中將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的核心場(chǎng)所，是燃料電池的首要核心部件，其英文縮寫為MEA。對(duì)于傳統(tǒng)MEA而言由五部分組成，分別為陽(yáng)極、陽(yáng)極保護(hù)層、質(zhì)子交換層、陰極保護(hù)層和陰極。五部分通過(guò)熱壓等方式結(jié)合到一起形成膜電極組件。陽(yáng)極通氫氣、陰極通氧氣氣或者空氣，兩種氣體由質(zhì)子交換膜隔開。工作時(shí)，陽(yáng)極氫氣失去電子形成氫離子通過(guò)質(zhì)子交換膜到陰極與氧氣反應(yīng)生成水。所以，一片合格的膜電極應(yīng)該具備兩種功能，第一，隔絕陽(yáng)極的氫氣和陰極的氧氣；第二，通過(guò)陽(yáng)極產(chǎn)生的氫離子。如果膜電極存在漏孔等情況，則陰陽(yáng)極氣體將會(huì)混合，不僅電極放電性能差，甚至可能發(fā)生爆炸危險(xiǎn)。因此，檢測(cè)膜電極是否漏氫或者漏氣是判斷膜電極是否合格的重要標(biāo)準(zhǔn)。

由于燃料電池膜電極的特殊性，傳統(tǒng)檢漏裝置均不能應(yīng)用。對(duì)于大多數(shù)研究機(jī)構(gòu)，膜電極只能在裝電堆之后進(jìn)行檢漏測(cè)試，操作繁瑣，如有膜電極泄露，需要更換電極重新裝堆，十分浪費(fèi)時(shí)間。上海神力的真空檢漏裝置以及漢能科技的檢漏裝置均使用壓差法進(jìn)行檢漏，即通過(guò)在陰陽(yáng)極兩端施加不同壓力進(jìn)行檢漏，對(duì)膜電極有一定破壞作用，不利于保護(hù)膜電極。此外，使用空氣進(jìn)行檢測(cè)可靠性差，操作較繁瑣。

因此，設(shè)計(jì)一款可靠、快速的且沒(méi)有負(fù)面作用的膜電極測(cè)試檢漏裝置成為必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種可靠的、快速的、無(wú)負(fù)面作用的燃料電池膜電極測(cè)試檢漏裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種燃料電池膜電極的測(cè)試檢漏裝置包括：包括上腔體、下腔體。所述上腔體為一下端面為平面的塊體，于塊體的下端面上設(shè)有凹槽；于凹槽的側(cè)壁面和/或底面上設(shè)有二個(gè)通孔，分別作為氮?dú)膺M(jìn)口和出氣檢測(cè)口；所述下腔體為一上端面為平面的塊體，于塊體的上端面上設(shè)有蛇形流場(chǎng)；于蛇形流場(chǎng)的二端分別開設(shè)有通孔，分別作為流場(chǎng)的氫氣進(jìn)口與氫氣出口；于流場(chǎng)四周邊緣的下腔體上端面上設(shè)有環(huán)形密封凹槽，環(huán)形密封凹槽內(nèi)設(shè)環(huán)形密封膠圈；下腔體置于上腔體下方，流場(chǎng)與凹槽相對(duì)設(shè)置；待測(cè)膜電極置于下腔體上端面和上腔體下端面之間，流場(chǎng)與凹槽分別處于膜電極的上方和下方，于上腔體上施加向下的壓力和/或于下腔體上施加向上的壓力，下腔體上的下密封圈將膜電極的四周邊緣密封抵接于上腔體的下端面上。

所述氮?dú)膺M(jìn)口通過(guò)管路與氮?dú)鈿庠聪噙B，氫氣進(jìn)氣口通過(guò)管路與氫氣氣源相連；于出氣檢測(cè)口設(shè)有氫氣報(bào)警器或氫氣檢測(cè)器，氫氣出氣口與大氣相連。

所述上腔體的下端面上設(shè)有環(huán)形密封凹槽，環(huán)形密封凹槽內(nèi)設(shè)環(huán)形密封膠圈；下腔上的環(huán)形密封膠圈與上腔體上的環(huán)形密封膠圈相對(duì)設(shè)置，于上腔體上施加向下的壓力和/或于下腔體上施加向上的壓力時(shí)，膜電極的四周邊緣通過(guò)其上下兩側(cè)對(duì)稱的環(huán)形密封膠圈密封。

所述下腔體置于一固定架上，于固定架上下腔體的四周均布有導(dǎo)向柱，上腔體固定于一固定板下方，于固定板上設(shè)有與導(dǎo)向柱相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)向通孔，導(dǎo)向柱穿套于導(dǎo)向通孔內(nèi)，固定板可沿導(dǎo)向柱上下移動(dòng)，于固定板上方設(shè)有絲杠，固定板與絲杠球鉸連接，絲杠上穿套有固定于固定架上的螺母，所述上腔體和下腔體通過(guò)絲杠進(jìn)行快速夾緊，對(duì)膜電極進(jìn)行密封。

所述上腔體凹槽下開口端、蛇形流場(chǎng)區(qū)域均與膜電極上的陰極和陽(yáng)極形狀和尺寸相同，蛇形流場(chǎng)可以均布?xì)錃庥谀る姌O表面。