[發明專利]燃料電池的極板和電堆氣密性檢測系統及其檢測方法

有效

• 申請號: 201911367712.6
• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN111044234B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 高鵬;盛武林
• 申請（專利權）人: 大連銳格新能源科技有限公司
• 主分類號: G01M3/26
• 分類號: G01M3/26;H01M8/04664
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 李猛

燃料電池的極板和電堆氣密性檢測系統及其檢測方法，本發明涉及燃料電池的極板和電堆氣密性檢測，為快速自動測試提供設備方法。本發明燃料電池電堆氣密性檢測系統包括自動化控制單元、氣體控制單元、被測單元、夾具和壓機；氣體控制單元通過管路與被測單元連接；氣體控制單元與自動化控制單元連接。本發明提供的檢測系統減少燃料電池雙極板不同腔體的壓差沖擊和判斷泄露發生。簡化的結構也有利于快速的多個測試的連續進行，直接減少總的測試時間。

技術領域

本發明用于質子交換膜燃料電池的極板和電堆氣密性檢測，對檢測裝置進行氣體置換、排空和清洗，測定被檢測單元的外部泄露和內部各腔體之間的泄露。

背景技術

質子交換膜燃料電池使用雙極板作為單電池的組件，作為單電池的支撐和流體分隔板，除多孔板技術，一般均是采用氣密性材料阻隔氣體、液體在不同流體空腔之間的互串，也阻止流體向外部空間泄露。由于實際生產技術的限制，板片不能做到絕對的氣密，密封件也存在一定的泄露速率，這些需要在裝配之前作出檢測，以篩選出不合格品，保障最終產品質量，因此各生產廠商對規定條件下的泄漏量做技術性的標準規定，超過規定則認為是不合格產品。

這一檢測技術通常是在一定溫度下，通常是室溫，在入口對極板流場腔體提供選定的氣體種類和氣體壓力，出口封閉，測量向外部以及其它通道的泄漏量。一般雙極板有氫氣、空氣、冷卻劑三個不同的腔體，向外部泄露簡稱外漏，向內部板間泄露簡稱內漏，檢測的壓力一般采用高低兩個，或者多個，實際檢測內容也具有多個。

不同的檢測內容之間需要進行切換，因此，需要一系列控制閥做壓力、流向的轉換，以及做出排空、清掃等技術控制，包括氣體種類變化時的置換。對于工業化生產過程，需要自動化和連續化的快速檢測，因此簡化控制流程和減少閥體數量，將減小設備體積和重量、有利于生產布局，部件的減少也有利于降低故障發生率，有利于生產的快速進行。減少的閥門部件也有利于減少泄漏點、減少死體積，特別是對于被測單元內部容積相對比較小的情況。一般來說，平衡時間正比于死體積，快速的多個測試的連續進行，死體積直接影響總的測試時間。

專利申請CN109301286A提供一種測定雙極板裝配區域密封性的檢測裝置技術，但是并不定量測定其泄露的具體數據。

專利申請CN110178255A提供一種確定燃料電池堆的密封性的方法，通過使用燃料，通過測定一定條件下的燃料消耗引起的壓力變化與標準數值之間的對比，得到密封性的評價。這個方法主要應用于電堆整堆和發動機運行階段。

專利CN103900773B提供一種電堆測漏方法，對電堆充壓后觀測壓力喪失速度作為外漏的評價方法，以皂膜流量計為內漏的評價方法，方法可靠，但是由于使用皂膜流量計降低自動化程度，人工參與的操作較多。

專利申請CN109781355A使用真空檢測箱，在箱內測定被測物的氣體泄漏，對于特殊要求具有意義，對于常規生產和實驗，則只能檢測總體外漏數據，并且速度較慢。

專利CN108120568A對各路氣體均使用待測電堆前后的流量計，不僅流量計數量增加數倍增加成本，例如常規3路需要6只流量計，如果量程范圍加大，實際需要更多的流量計，而且前后流量數據差作為泄露量，也受到流量計精度影響，例如一般精度為1％的流量計難以判斷是流量計正常偏差還是泄露。

專利CN104180958B采用提供定3個定容積氣體儲存容器提供給燃料電池的3個腔，測量其連通各個腔體后，壓力降與時間的關系，計算出各腔的各種泄漏量。很明顯，由于測量使用的壓力在變化，并不能代表特定壓力下的泄露速度。對于單電池和該電池的疊片將由于相同壓力降的時間差異出現測試時間的倍數差異。

發明內容