[發明專利]一種質子交換膜燃料電池封裝件預緊力的測試方法

在審

• 申請號: 202110562377.6
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113340511A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 吳成偉;韓嘯;徐健;馬建立;張偉;張宇翔
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01L5/24
• 分類號: G01L5/24;G01L5/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

本發明提供一種質子交換膜燃料電池封裝件預緊力的測試方法，屬于質子交換膜燃料電池封裝技術領域，其中封裝件包括螺栓或鋼帶。首先，將電子引伸計兩端接觸封裝件的中間位置，并將其兩端固定在封裝件上；其次，對封裝件施加預緊力，則固定在封裝件上的電子引伸計兩端隨之伸長并產生應變；電子引伸計將電壓信號傳輸到處理器；最后，處理器將電壓信號輸出到控制器，通過顯示器顯示控制器計算的預緊力。本發明應用對象廣，可以原位測試質子交換膜燃料電池裝配過程中封裝件(螺栓、鋼帶)的預緊力，實時性強，有助于操作人員實時監測預緊過程中封裝件的預緊力大小，使封裝件預緊力達到預設定值。

技術領域

本發明屬于質子交換膜燃料電池封裝技術領域，涉及一種質子交換膜燃料電池封裝件預緊力的測試方法。

背景技術

質子交換膜燃料電池主要使用螺栓和鋼帶封裝，螺栓負責燃料電池縱向封裝，鋼帶負責燃料電池橫向封裝。在封裝過程中，燃料電池內部氣體擴散層變形最大，并且封裝壓力作用下產生了非均勻壓縮變形。如果封裝壓力太大，一方面氣體擴散層孔隙度減小，反應效率下降；另一方面可能引起質子交換膜等相關組件的屈服甚至破壞。但如果封裝壓力太小，不但界面接觸電阻增大嚴重影響系統效率，而且可能造成電池堆整體結構封裝失效或密封失效。因此，在質子交換膜燃料電池封裝過程中，精確控制和監測螺栓和鋼帶的預緊力就顯得尤為重要。

現有專利(CN203824683U)提出一種螺栓預緊力測試裝置，具體涉及在螺栓的中軸線開設有貫穿螺栓頭和螺桿底端的通孔，通孔內穿裝有傳感銷且該傳感銷的底端與螺桿的底端焊接為一體結構、頂端探出螺栓頭，螺栓頭上套裝有套筒，套筒上連接有套筒扳手，套筒內安裝有可壓靠在傳感銷頂端的壓力傳感器，壓力傳感器的信號輸出端與一數顯裝置連接。但該測試裝置的局限性比較大，僅能使用在螺栓封裝的場景，同時該裝置的使用需要改變螺栓結構，增加了整個裝置的復雜性。

基于此，本發明提出一種基于質子交換膜燃料電池封裝件預緊力測試方法。

發明內容

本發明提出一種針對質子交換膜燃料電池封裝件預緊力的測試方法，用于監測質子交換膜燃料電池封裝過程中封裝件預緊力。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種質子交換膜燃料電池封裝件預緊力的測試方法，基于電子引伸計1、處理器2、控制器3、顯示器4實現。所述電子引伸計1通過橡皮筋或者彈簧夾固定在封裝件6上，電子引伸計1的兩端能夠隨著封裝件6的變形而變形。所述處理器2通過連接線與電子引伸計1連接，控制器3通過連接線與處理器2連接，顯示器4與控制器3聯。所述封裝件包括螺栓或鋼帶，其中，螺栓安裝在質子交換膜燃料電池的縱向(如圖1所示)，鋼帶安裝質子交換膜燃料電池的橫向(如圖2所示)。

對質子交換膜燃料電池封裝件預緊力的測試方法包括以下步驟：

第一步，固定電子引伸計

將電子引伸計1兩端接觸封裝件的中間位置，并用橡皮筋或者彈簧夾將其兩端固定在封裝件6上。

第二步，測量過程

2.1)對封裝件6施加預緊力，封裝件6不斷伸長，固定在封裝件6上的電子引伸計1兩端隨之伸長并產生應變，電子引伸計1將應變轉換為電壓信號。

2.2)電子引伸計1將電壓信號傳輸到處理器2，處理器2將電壓信號放大、濾波、A/D轉換，并輸出數字信號。

2.3)處理器2將數字信號輸出到控制器3，控制器3根據公式(1)，來計算預緊力：

F＝εEA_S(1)

其中，F表示封裝件6受到的預緊力；ε表示電子引伸計1測量的封裝件6的應變；E表示封裝件6的彈性模量；A_S表示封裝件6受力方向的橫截面積。

2.4)顯示器4將控制器3計算的預緊力進行顯示。