專利名稱：一種燃料電池雙極板水腔氣密性檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板水腔檢 測(cè)技術(shù)。
背景技術(shù)：
雙極板是質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)電池組的關(guān)鍵部件，在燃料電池中主要起 集流、導(dǎo)電、分隔氧化劑與還原劑并引導(dǎo)氧化劑和還原劑在電池內(nèi)電極表面流動(dòng)的作用。因 而其質(zhì)量的好壞直接決定了電池堆輸出功率的大小和使用壽命的長短。然而國內(nèi)外有關(guān)雙 極板的研究主要集中在材料和流場(chǎng)設(shè)計(jì)方面，尤其是針對(duì)基體材料方面做了很多工作，目 的是為了降低PEMFC成本，減小電池體積，進(jìn)一步提高電池工作效率。但是對(duì)雙極板性能檢 測(cè)方面的方法或裝置則研究的甚少。本實(shí)用新型提供了一種燃料電池雙極板檢測(cè)方法和裝置，特別涉及其水腔氣密性 檢測(cè)方面。水腔氣密性的優(yōu)劣決定了燃料電池的熱管理好壞。若雙極板水腔氣密性不合 格，則燃料電池組的廢熱不能及時(shí)排除，會(huì)導(dǎo)致電化學(xué)反應(yīng)速度隨溫度升高而加快，局部過 熱會(huì)引起該處電流密度升高，電流密度升高產(chǎn)生的廢熱會(huì)更多，這種惡性循環(huán)會(huì)在電池內(nèi) 部產(chǎn)生“熱點(diǎn)”，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒壞電池的電極或隔膜，導(dǎo)致電池組的失效。這種現(xiàn)象對(duì)高溫電池 更為突出。
因此檢測(cè)雙極板水腔是否滲漏是對(duì)其質(zhì)量把關(guān)的重要一環(huán)。在實(shí)際生產(chǎn)中，必須 對(duì)每一片雙極板進(jìn)行水腔是否滲漏的質(zhì)量檢測(cè)，嚴(yán)格把關(guān)。因此，必須設(shè)計(jì)一種既能快速又 能準(zhǔn)確地對(duì)導(dǎo)流極板進(jìn)行檢測(cè)的方法與裝置，以確保雙極板的質(zhì)量。但目前的現(xiàn)狀是在燃 料電池領(lǐng)域，氣密性檢測(cè)技術(shù)大多涉及燃料電池堆以及雙極板材料方面，對(duì)雙極板水腔的 氣密性檢測(cè)技術(shù)卻鮮有報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了提供一種快速、高效、準(zhǔn)確的檢測(cè)雙極板水腔氣密性的
直ο本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種燃料電池雙極板水腔氣密性檢測(cè)裝置，包括氣源、 減壓閥、壓力表、測(cè)試端板和壓機(jī)，測(cè)試雙極板包括氫極板和氧極板，其特征在于所述檢測(cè) 裝置還包括隔離夾板；所述測(cè)試端板是平板，包括測(cè)試上端板和測(cè)試下端板；測(cè)試上端板 的一端設(shè)有與被測(cè)雙極板水腔進(jìn)口連通的測(cè)試端板進(jìn)氣孔，測(cè)試上端板的另一端設(shè)有與被 測(cè)雙極板水腔出口連通的測(cè)試端板出氣孔，測(cè)試端板出氣口端連接截止閥，測(cè)試上端板的 四個(gè)角的位置設(shè)有與被測(cè)雙極板上是定位孔對(duì)應(yīng)的測(cè)試上端板定位孔；測(cè)試下端板的四個(gè) 角的位置設(shè)有與被測(cè)雙極板上是定位孔對(duì)應(yīng)的測(cè)試下端板定位孔；所述隔離夾板為一平 板，隔離夾板一端在與被測(cè)雙極板水腔進(jìn)口對(duì)應(yīng)位置設(shè)有隔離夾板進(jìn)氣孔，隔離夾板另一 端在與被測(cè)雙極板水腔出口對(duì)應(yīng)位置設(shè)有隔離夾板出氣孔，隔離夾板的四個(gè)角的位置設(shè)有 與被測(cè)雙極板上的定位孔對(duì)應(yīng)的隔離夾板定位孔；測(cè)試上端板定位孔、測(cè)試下端板定位孔和隔離夾板定位孔都是通孔，定位銷貫通定位孔；測(cè)試上端板進(jìn)氣孔用管路與減壓閥連接， 所述減壓閥包括串聯(lián)連接的減壓閥I和減壓閥II，減壓閥I用管路與氣源連接，減壓閥II 用管路與測(cè)試上端板進(jìn)氣孔連接，減壓閥用管路 與氣源連接，壓力表連接在測(cè)試端板進(jìn)氣 孔與減壓閥連接的管路上；測(cè)試端板夾持測(cè)試雙極板，置于壓機(jī)的上模和下模之間。本實(shí)用新型的一種燃料電池雙極板水腔氣密性檢測(cè)裝置，其特征在于所述測(cè)試端 板進(jìn)氣孔和測(cè)試端板出氣孔的直徑為3-6mm。本實(shí)用新型的一種燃料電池雙極板水腔氣密性檢測(cè)裝置，其特征在于所述隔離夾 板的厚度為0. 45-0. 75mm。本發(fā)明的一種燃料電池雙極板水腔氣密性檢測(cè)裝置，其特征在于所述測(cè)試上端 板、測(cè)試下端板、隔離夾板定位孔的孔徑與被測(cè)試雙極板定位孔的孔徑相同。本實(shí)用新型的一種燃料電池雙極板水腔氣密性檢測(cè)裝置，其特征在于所述壓力表 是精密壓力表，壓力表精度為0. 002MPa。本實(shí)用新型的一種燃料電池雙極板水腔氣密性檢測(cè)裝置，其特征在于所述氣源的 是高壓氣瓶，測(cè)試用氣體是空氣或氮?dú)?。本?shí)用新型所述的燃料電池雙極板水腔氣密性檢測(cè)裝置的測(cè)試方法包括以下步 驟a、將被測(cè)試的第一片雙極板置于測(cè)試下端板上通過定位孔和定位銷定位，第一片 雙極板上放置隔離夾板，也通過定位孔和定位銷定位，以此形式放置數(shù)片被測(cè)雙極板和隔 離夾板，最后一片雙極板上不加隔離夾板，測(cè)試上端板置于最后一片雙極板上，也通過定位 孔和定位銷定位；b、將步驟a組裝好的被測(cè)試組件置于壓機(jī)的上模和下模之間，旋轉(zhuǎn)壓機(jī)手柄調(diào)節(jié) 施加的壓力大小，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)試組件的可靠密封；C、關(guān)閉測(cè)試端板出氣口端的截止閥，開啟并調(diào)節(jié)減壓閥，使測(cè)試氣體壓力至需要 的值；d、觀察管路中的壓力表，待被測(cè)試組件內(nèi)壓力穩(wěn)定后，關(guān)閉減壓閥并保壓；e、保壓期間通過觀察壓力表的指針變化判斷被測(cè)試組件內(nèi)壓力的變化，根據(jù)被測(cè) 試組件內(nèi)壓力的變化判定雙極板水腔氣密性壓力表無變化，表明此組被測(cè)試的所有雙極 板水腔氣密性均良好；壓力表示數(shù)下降，表明此組被測(cè)試的雙極板中有水腔氣密性不符合 要求的，則需對(duì)此組被測(cè)試的雙極板逐個(gè)以此方法再測(cè)試。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、不同類型的雙極板均可使用該裝置進(jìn)行水腔氣密性檢測(cè)。測(cè)試時(shí)，僅需根據(jù)雙 極板類型修改測(cè)試端板定位孔位置即可，因而具有通用性。2、注入的測(cè)試氣體的壓力可以在0 0. 6MPa之間可調(diào)，以適應(yīng)不同工作壓力下雙 極板水腔的氣密性要求，保證了產(chǎn)品測(cè)試準(zhǔn)確性。3、該方法操作簡(jiǎn)單、測(cè)量范圍廣；該裝置成本低，抗干擾能力強(qiáng)，且操作特別穩(wěn)定。
本發(fā)明共有附圖九幅，其中圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖[0024]圖2為測(cè)試端板的上端板結(jié)構(gòu)示意圖圖3為測(cè)試端板的下端板結(jié)構(gòu)示意圖圖4為實(shí)施例的氫側(cè)極板結(jié)構(gòu)示意圖圖5為實(shí)施例的氧側(cè)極板結(jié)構(gòu)示意圖圖6為實(shí)施例的氫側(cè)膠線結(jié)構(gòu)示意圖圖7為實(shí)施例的氧側(cè)膠線結(jié)構(gòu)示意圖圖8實(shí)施例的隔離夾板結(jié)構(gòu)示意圖圖9實(shí)施例的金屬雙極板水腔氣密性檢測(cè)記錄。附圖中1、高壓氣瓶；2、減壓閥I ；3、減壓閥II ；4、精密壓力表；5、壓機(jī)旋轉(zhuǎn)手柄；6、壓機(jī)上模；7、壓機(jī)下模；8、測(cè)試端板；9、被測(cè)試雙極板；10、隔離夾板；11、截止閥；12、測(cè) 試上端板定位孔；13、測(cè)試上端板進(jìn)氣孔；14、測(cè)試上端板出氣孔；15、測(cè)試下端板定位孔； 16、氫極板水腔進(jìn)氣口 ；17、氫極板水腔出氣口 ；18、氫極板定位孔；19、氧極板水腔進(jìn)氣口 ； 20、氧極板水腔出氣口 ；21、氧極板定位孔；22、隔離夾板進(jìn)氣孔；23、隔離夾板出氣孔；24、 隔離夾板定位孔。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合金屬雙極板水腔氣密性檢測(cè)實(shí)例及附圖，對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)說明。檢測(cè)裝置包括氣源、減壓閥22、3、壓力表4、測(cè)試端板8、壓機(jī)和隔離夾板10。測(cè)試 端板8包括測(cè)試上端板和測(cè)試下端板；測(cè)試上端板的一端設(shè)有與被測(cè)雙極板水腔進(jìn)口 16、 19連通的測(cè)試上端板進(jìn)氣孔13，測(cè)試上端板的另一端設(shè)有與被測(cè)雙極板水腔出口 17、20連 通的測(cè)試上端板出氣孔14，測(cè)試上端板出氣口 14端連接截止閥11，測(cè)試上端板進(jìn)、出氣孔 的直徑為5mm，測(cè)試上端板的四個(gè)角的位置設(shè)有與被測(cè)雙極板9上是定位孔18、21對(duì)應(yīng)的 測(cè)試上端板定位孔12 ；測(cè)試下端板為一平板，測(cè)試下端板的四個(gè)角的位置設(shè)有與被測(cè)雙極 板上是定位孔對(duì)應(yīng)的測(cè)試下端板定位孔15 ；隔離夾板10為一平板，隔離夾板10的厚度為 0. 65mm,隔離夾板10 —端在與被測(cè)雙極板水腔進(jìn)口 16、19對(duì)應(yīng)位置設(shè)有隔離夾板進(jìn)氣孔 22，隔離夾板10另一端在與被測(cè)雙極板水腔出口 17、20對(duì)應(yīng)位置設(shè)有隔離夾板出氣孔23， 隔離夾板10的四個(gè)角的位置設(shè)有與被測(cè)雙極板上的定位孔18、21對(duì)應(yīng)的隔離夾板定位孔 24 ；測(cè)試上端板定位孔12、測(cè)試下端板定位孔15和隔離夾板定位孔24都是通孔，定位銷可 貫通定位孔；測(cè)試上端板進(jìn)氣孔13用管路與兩個(gè)減壓閥2、3串聯(lián)連接，減壓閥用管路與氣源連接，精密壓力表4連接在測(cè)試上端板進(jìn)氣孔13與減壓閥2、3連接的管路上；測(cè)試端板 夾持測(cè)試雙極板，置于壓機(jī)的上模6和下模7之間。測(cè)試組件組裝時(shí)，在測(cè)試端板下端板的四個(gè)定位孔15處安裝定位銷，此操作可以 保證被測(cè)試雙極板9、隔離夾板10與測(cè)試端板8之間實(shí)現(xiàn)精確定位。檢測(cè)氫極板時(shí)在被測(cè) 試雙極板的氫極板的進(jìn)出氣口 16、17處粘好氫側(cè)密封膠線；測(cè)氧極板時(shí)在氧極板的進(jìn)出氣 口 19、20處粘好氧側(cè)密封膠線。粘結(jié)密封膠線時(shí)，用鑷子夾住膠線，蘸去離子水，平放于氫 氧極板進(jìn)出氣口處，然后輕輕按壓即可。依靠去離子水在雙極板表面的潤濕，可以保證密封 膠線與雙極板密切結(jié)合。又因測(cè)試時(shí)使用的是去離子水，可極大的降低雙極板的污染。將粘 好密封膠線的第一片雙極板9放于測(cè)試端板下端板之上，兩者依靠定位銷可精確定位。在 第一片雙極板上安放隔離夾板10，同樣依靠定位銷可實(shí)現(xiàn)精確定位。依次重復(fù)操作，直至最后一片雙極板放置完，其上不再加隔離夾板。合上測(cè)試端板的上端板，同樣依靠定位銷定 位。將組裝好的測(cè)試組件置于壓機(jī)的上模6和下模7之間，旋轉(zhuǎn)壓機(jī)手柄5調(diào)節(jié)施加的壓 力大小，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)試組件的可靠密封。測(cè)試時(shí)，首先打開高壓氣瓶1，打開并調(diào)節(jié)第一個(gè)調(diào)節(jié)減壓閥I 2，使出口壓力 調(diào)至適當(dāng)范圍。隨后調(diào)節(jié)第二個(gè)減壓閥II 3，使其出口壓力調(diào)整到實(shí)際檢測(cè)壓力值，為 0. IMPa0氣路中設(shè)置了兩個(gè)減壓閥，不僅能保證裝置的安全性，還使得測(cè)試時(shí)氣源的打開與 關(guān)閉變得更加方便快捷。另外，檢測(cè)壓力值的大小可根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行選擇與確定，一般確 定原則是檢測(cè)壓力值略大于實(shí)際工況壓力值。關(guān)閉截止閥11，使得測(cè)試組件密閉。然后， 開啟減壓閥3的閥門，待氣體壓力穩(wěn)定后，關(guān)閉減壓閥并保壓，用秒表記錄精密壓力表4在2 分鐘內(nèi)的壓力變化情況。保壓結(jié)束后，開啟截止閥11放掉裝置內(nèi)氣體，再卸除施加在測(cè)試 端板8上的壓力，這樣可以保護(hù)裝置安全。
合格品的判定若在保壓的2分鐘內(nèi)，壓力表無變化，則說明此次測(cè)試的所有雙極 板水腔氣密性均良好。如果壓力表示數(shù)下降，則需對(duì)此次測(cè)試的雙極板逐個(gè)檢測(cè)。具體檢 測(cè)數(shù)值見附圖9雙極板水腔氣密性檢測(cè)記錄。另外，金屬雙極板檢測(cè)時(shí)保壓時(shí)間設(shè)定為2 分鐘，不同類型的雙極板可根據(jù)實(shí)際工況及要求設(shè)定。全部樣品檢測(cè)完畢后，關(guān)閉減壓閥2、3以及高壓氣瓶1的閥門，測(cè)試工作結(jié)束。
權(quán)利要求1.一種燃料電池雙極板水腔氣密性檢測(cè)裝置，包括氣源、減壓閥0、3)、壓力表、測(cè) 試端板(8)和壓機(jī)，被測(cè)試雙極板(9)包括氫極板和氧極板，其特征在于所述檢測(cè)裝置還包 括隔離夾板(10)；所述測(cè)試端板(8)是平板，包括測(cè)試上端板和測(cè)試下端板；測(cè)試上端板的 一端設(shè)有與被測(cè)雙極板(9)水腔進(jìn)口(16、19)連通的測(cè)試上端板進(jìn)氣孔(13)，測(cè)試上端板 的另一端設(shè)有與被測(cè)雙極板(9)水腔出口(17、20)連通的測(cè)試上端板出氣孔(14)，測(cè)試上 端板出氣孔(14)端連接截止閥(11)，測(cè)試上端板的四個(gè)角的位置設(shè)有與被測(cè)雙極板(9)上 的定位孔(18、21)對(duì)應(yīng)的測(cè)試上端板定位孔(1 ；測(cè)試下端板的四個(gè)角的位置設(shè)有與被測(cè) 雙極板(9)上的定位孔(18、21)對(duì)應(yīng)的測(cè)試下端板定位孔(1 ；所述隔離夾板(10)為一 平板，隔離夾板(10) —端在與被測(cè)雙極板(9)水腔進(jìn)口(16、19)對(duì)應(yīng)位置設(shè)有隔離夾板進(jìn) 氣孔(22)，隔離夾板(10)另一端在與被測(cè)雙極板水腔出口(17、20)對(duì)應(yīng)位置設(shè)有隔離夾 板出氣孔(23)，隔離夾板(10)的四個(gè)角的位置設(shè)有與被測(cè)雙極板(9)上的定位孔(18、21) 對(duì)應(yīng)的隔離夾板定位孔04)；測(cè)試上端板定位孔(1 、測(cè)試下端板定位孔(1 和隔離夾板 定位孔04)都是通孔，定位銷貫通定位孔；測(cè)試上端板進(jìn)氣孔(1 用管路與減壓閥(2、3) 連接，所述減壓閥(2、3)包括串聯(lián)連接的減壓閥I (2)和減壓閥II (3)，減壓閥I (2)用管 路與氣源連接，減壓閥II⑶用管路與測(cè)試上端板進(jìn)氣孔(13)連接，壓力表⑷連接在測(cè) 試上端板進(jìn)氣孔(1 與減壓閥II (3)連接的管路上；測(cè)試端板(8)夾持測(cè)試雙極板(9)， 置于壓機(jī)的上模(6)和下模(7)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種燃料電池雙極板水腔氣密性檢測(cè)裝置，其特征在于所述測(cè) 試上端板進(jìn)氣孔(1 和測(cè)試上端板出氣孔(14)的直徑為3-6mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種燃料電池雙極板水腔氣密性檢測(cè)裝置，其特征在于所述隔 離夾板(10)的厚度為0. 45-0. 75mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種燃料電池雙極板水腔氣密性檢測(cè)裝置，其特征在于所述測(cè) 試上端板定位孔(12)、測(cè)試下端板定位孔(15)、隔離夾板定位孔04)的孔徑與被測(cè)試雙極 板定位孔(18、21)的孔徑相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種燃料電池雙極板水腔氣密性檢測(cè)裝置，其特征在于所述壓 力表(4)是精密壓力表，壓力表精度為0.002MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種燃料電池雙極板水腔氣密性檢測(cè)裝置，其特征在于所述氣 源是高壓氣瓶(1)，測(cè)試用氣體是空氣或氮?dú)狻?br> 專利摘要一種燃料電池雙極板水腔氣密性檢測(cè)裝置，裝置包括氣源、減壓閥、壓力表、測(cè)試端板、壓機(jī)和隔離夾板；測(cè)試上端板上設(shè)有與被測(cè)雙極板水腔進(jìn)出口連通的測(cè)試端板進(jìn)出氣孔和與被測(cè)雙極板上定位孔對(duì)應(yīng)的測(cè)試上端板定位孔，出氣口端連接截止閥；進(jìn)氣孔與減壓閥和氣源連接，壓力表連接在進(jìn)氣孔與減壓閥之間；隔離夾板上設(shè)有隔離夾板進(jìn)出氣孔隔離夾板定位孔，定位銷貫通定位孔；測(cè)試端板夾持測(cè)試雙極板，置于壓機(jī)的上模和下模之間。測(cè)試方法為向被測(cè)組件通入測(cè)試氣體并保壓，根據(jù)保壓期間被測(cè)組件內(nèi)壓力的變化確定被測(cè)組件的氣密性。該方法及裝置的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、測(cè)量范圍廣；裝置成本低，抗干擾能力強(qiáng)，且操作特別穩(wěn)定。
文檔編號(hào)G01M3/26GK201867292SQ20102062745
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者付宇, 侯中軍, 徐洪峰, 明平文, 王紅梅, 竇永香 申請(qǐng)人:新源動(dòng)力股份有限公司