[發明專利]一種燃料電池密封材料壽命測試裝置及評估方法

在審

• 申請號: 202211716179.1
• 申請日: 2022-12-29
• 公開（公告）號: CN116086957A
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 韓冰峰;金太英;彭斌;劉振;趙小平;孫昕;邢丹敏
• 申請（專利權）人: 新源動力股份有限公司
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/18
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 王思宇;李洪福

本發明提供一種燃料電池密封材料壽命測試裝置及評估方法，所述測試裝置包括上端蓋、上密封蓋、下密封蓋和下端蓋；所述下密封蓋設置有用于放置橡膠樣塊的凹槽，所述上密封蓋上與所述凹槽相對應的位置設置有用于壓緊所述橡膠樣塊的凸起；所述評估方法包括：將所述測試裝置放入松弛試驗機，對所述橡膠樣塊進行25％的壓縮變形：分別得到120℃、135℃和150℃條件下，橡膠樣塊的應力松弛率曲線；進而得到80℃條件下，橡膠樣塊的應力松弛率曲線，將應力松弛率衰減50％作為臨界值，得到橡膠樣塊在80℃下對應的壽命。本發明的技術方案能夠利用應力松弛設備，以及動力學曲線法計算密封材料的壽命，完成以應力松弛為性能的燃料電池密封材料的耐久性評估。

技術領域

本發明涉及燃料電池制造技術領域，具體而言，尤其涉及一種燃料電池密封材料壽命測試裝置及評估方法。

背景技術

燃料電池密封材料的壽命評估是材料選型的前提，能夠降低密封結構材料選型的成本，也是密封結構使用壽命的保證。燃料電池密封材料在實際工作環境中，會發生應力松弛現象，導致密封失效。評價燃料電池密封材料的應力松弛性能，可以確定燃料電池的壽命。如何構造燃料電池工作環境，設計符合燃料電池工作環境的實驗裝置，并利用應力松弛測試設備完成性能測試是一個難題。利用動力學公式計算出密封材料在燃料電池中的使用壽命，以應力松弛為性能指標的燃料電池密封材料壽命的評估方法對密封結構的設計有重要的意義。

發明內容

為實現上述目標需求，本發明提出一種以應力松弛為性能指標的燃料電池密封材料壽命評估方法，以及測試裝置，能夠預測得到燃料電池密封材料的壽命。燃料電池密封材料工作在一定溫度、高濕度和弱酸性的環境中，因此密封材料要具有耐熱性、耐濕性和耐酸性，為了模擬這三方面的性能，提出了一種適合在應力松弛設備中使用的實驗裝置，能夠實現燃料電池環境的模擬；利用動力學公式擬合各高溫條件下的壽命曲線，利用各高溫條件下的壽命曲線得到密封材質在工作溫度的壽命曲線，確定性能的臨界值，利用工作溫度的壽命曲線確定性能達到臨界值的時間。

本發明采用的技術手段如下：

一種燃料電池密封材料壽命測試裝置，包括依次設置的上端蓋、上密封蓋、下密封蓋和下端蓋；

所述上端蓋和所述下端蓋之間通過導向柱相連接，所述導向柱中部設置有臺階結構，所述臺階結構用于限制所述上端蓋繼續下壓；

所述上密封蓋與所述下密封蓋之間安裝有能夠起到密封作用的氟橡膠圈；

所述下密封蓋設置有用于放置橡膠樣塊的凹槽，所述上密封蓋上與所述凹槽相對應的位置設置有用于壓緊所述橡膠樣7的凸起；所述上密封蓋和所述氟橡膠圈能夠實現所述凹槽的密封。

進一步地，所述橡膠樣件采用圓柱標準樣塊，尺寸為厚度公差±0.1mm。

進一步地，所述下密封蓋表面設置有用于安裝所述氟橡膠圈的密封槽。

進一步地，所述上端蓋與所述下端蓋之間設置有若干個所述導向柱；所述上端蓋和所述下端蓋邊緣分別設置有安裝孔，所述導向柱兩端分別通過螺母固定安裝于所述上端蓋和所述下端蓋上的所述安裝孔內。

進一步地，所述上密封蓋和所述下密封蓋均采用聚四氟乙烯材質，所述上端蓋和所述下端蓋均采用不銹鋼材質。

進一步地，所述橡膠樣塊通過所述上密封蓋上的所述凸起壓緊于所述上密封蓋與所述下密封蓋之間，當所述上端蓋下壓至所述臺階結構，所述橡膠樣塊能夠實現25％的壓縮變形。

本發明還提供了一種燃料電池密封材料壽命評估方法，采用上述測試裝置，具體包括以下步驟：

S1、采用PH為2的硫酸和5ppm的氫氟酸配置酸性混合溶液；

S2、組裝所述測試裝置，將所述橡膠樣塊放入所述凹槽中，并利用滴管將配置好的酸性混合溶液滴入所述凹槽內；