[發(fā)明專利]一種燃料電池金屬雙極板連續(xù)腐蝕可視化測試裝置

在審

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• 申請日: 2020-01-08
• 公開（公告）號: CN111198154A
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張存滿;張若凡;楊代軍;明平文;李冰
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 丁云

本發(fā)明涉及一種燃料電池金屬雙極板連續(xù)腐蝕可視化測試裝置，包括腐蝕池、電化學(xué)工作站、上位機(jī)和光學(xué)照相顯微鏡，腐蝕池設(shè)有透明觀察窗，腐蝕池通過三電極體系與電化學(xué)工作站連接，燃料電池金屬雙極板水平設(shè)置在腐蝕池內(nèi)并連接三電極體系的工作電極，透明觀察窗位于燃料電池金屬雙極板正上方，光學(xué)照相顯微鏡鏡頭對準(zhǔn)透明觀察窗，腐蝕池頂部還設(shè)有與池體連通的進(jìn)氣管和出氣管，電化學(xué)工作站和光學(xué)照相顯微鏡均連接至上位機(jī)；該裝置工作是能獲取不同腐蝕階段的電化學(xué)數(shù)據(jù)以及燃料電池金屬雙極板形貌和金相組織照片。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能實(shí)時可視化測試，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)記錄，便于對燃料電池金屬雙極板耐腐蝕性做出精確評價。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種燃料電池金屬雙極板連續(xù)腐蝕可視化測試裝置。

背景技術(shù)

燃料電池是把化學(xué)能直接連續(xù)轉(zhuǎn)化為電能的高效、環(huán)保的發(fā)電系統(tǒng)，是繼水電、火電和核電之后第四種發(fā)電裝置。其中，質(zhì)子交換膜燃料電池有著壽命長、比功率和比能量高、室溫下啟動速度快等優(yōu)點(diǎn)，可作為移動式電源和固定式電源使用。質(zhì)子交換膜燃料電池在軍事、交通、通訊等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，被認(rèn)為是適應(yīng)未來能源與環(huán)境要求的理想動力源之一。雙極板是質(zhì)子交換膜燃料電池核心部件之一，占據(jù)了電池組很大一部分的質(zhì)量和成本，且承擔(dān)著均勻分配反應(yīng)氣體、傳導(dǎo)電流、串聯(lián)各單電池等功能。為了滿足這些功能需要，理想的雙極板應(yīng)具有高的熱/電導(dǎo)率、耐蝕性、低密度、良好的力學(xué)性能以及低成本、易加工等特點(diǎn)。但目前生產(chǎn)的雙極板存在耐蝕性和導(dǎo)電性匹配性差、生產(chǎn)成本高和壽命短等問題。實(shí)現(xiàn)雙極板材料的導(dǎo)電性和耐蝕性的合理匹配，即在保證導(dǎo)電性合理的前提下實(shí)現(xiàn)高的耐蝕性、保障整個體系的服役壽命是燃料電池商業(yè)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。

對雙極板耐腐蝕性測試的需求越來越多，用一種快速高效準(zhǔn)確的燃料電池金屬雙極板連續(xù)腐蝕可視化測試裝置與方法，來可視化監(jiān)測其腐蝕過程、評價其耐腐蝕性、精準(zhǔn)記錄電化學(xué)參數(shù)，是非常重要和必須的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種燃料電池金屬雙極板連續(xù)腐蝕可視化測試裝置。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種燃料電池金屬雙極板連續(xù)腐蝕可視化測試裝置，包括腐蝕池、電化學(xué)工作站和上位機(jī)，還裝置還包括光學(xué)照相顯微鏡，所述的腐蝕池設(shè)有透明觀察窗，所述的腐蝕池通過三電極體系與電化學(xué)工作站連接，所述的燃料電池金屬雙極板水平設(shè)置在腐蝕池內(nèi)并連接三電極體系的工作電極，所述的透明觀察窗位于燃料電池金屬雙極板正上方，所述的光學(xué)照相顯微鏡設(shè)置在腐蝕池外部，其鏡頭對準(zhǔn)透明觀察窗，所述的腐蝕池頂部還設(shè)有與池體連通的進(jìn)氣管和出氣管，所述的電化學(xué)工作站和光學(xué)照相顯微鏡均連接至上位機(jī)；

所述的上位機(jī)控制電化學(xué)工作站工作并獲取不同腐蝕階段的電化學(xué)數(shù)據(jù)，同時上位機(jī)控制光學(xué)照相顯微鏡拍攝獲取不同腐蝕階段的燃料電池金屬雙極板形貌和金相組織照片。

所述的腐蝕池為方形結(jié)構(gòu)，其頂蓋中部挖空并設(shè)有向下延伸的側(cè)壁，所述的透明觀察窗水平設(shè)置在側(cè)壁末端形成密封結(jié)構(gòu)。

所述的透明觀察窗上表面距離燃料電池金屬雙極板上表面的距離為3～5mm。

所述的透明觀察窗材質(zhì)包括透明石英玻璃。

所述的腐蝕池采用聚四氟乙烯材料制成。

所述的腐蝕池外部還有一層循環(huán)恒溫水套，所述的循環(huán)恒溫水套連接恒溫水循環(huán)機(jī)，用于保持腐蝕池池體及內(nèi)部溶液溫度恒定在設(shè)定溫度。

上位機(jī)獲取的電化學(xué)數(shù)據(jù)包括腐蝕電流、腐蝕電位、被測燃料電池金屬雙極的交流阻抗譜。

該裝置還包括升降平臺，所述的腐蝕池設(shè)置在升降平臺上。

所述的光學(xué)照相顯微鏡的鏡頭為多倍率鏡頭，其倍率包括5x、10x、20x、30x、40x、50x和100x。