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燃料電池單電池裝配與測試工裝的制作方法

文檔序號:6952864閱讀:313來源:國知局
專利名稱:燃料電池單電池裝配與測試工裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及燃料電池領(lǐng)域,尤其涉及單電池組裝與測試工裝。
背景技術(shù)
質(zhì)子交換膜燃料電池的膜電極和雙極板部件在生產(chǎn)過程中,需進(jìn)行電極性能的檢 驗,目前多采用單電池(一般不超過幾十平方厘米)進(jìn)行電極性能的初步評價,既可以獲取 電極性能,也有效的節(jié)約了成本。但目前單電池測試中,電池的裝配一般采用螺桿進(jìn)行固 定,裝配效率低,而且每次組裝的力難以保持一致,螺桿之間的力也不均勻,造成電池受力 不均,裝配的電池之間存在裝配導(dǎo)致的性能差別,無法反映電極的真實性能差異,限制了燃 料電池的工業(yè)化生產(chǎn)。中國專利申請?zhí)?00720201319. 6公開了一種質(zhì)子交換膜燃料電池單片電極快速 測試的氣缸式微型壓機(jī),通過壓縮氣體推動氣缸保證單電極受力均勻、壓力恒定,可以實現(xiàn) 單電池的快速評價,但裝置的運(yùn)行需要有壓縮氣體供應(yīng),而且需要較高的氣體壓力,電池直 接在裝置上評價時,加熱情況下,會造成氣體的膨脹,影響壓力準(zhǔn)確性,對使用條件有較高 的要求。中國專利申請?zhí)?00810228041. 0公開了一種用于質(zhì)子交換膜燃料電池封裝的壓 力與位移測控裝置,通過手動或電動施加壓力,配合壓力和位移測量裝置,可以在檢測電池 性能參數(shù)的條件下,調(diào)節(jié)封裝壓力和位移,實現(xiàn)原位封裝,但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積和重量大, 造成移動不便、成本高,難以滿足批量化單電池的測試需要,而且由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜,難以進(jìn) 行小型化設(shè)計。中國專利申請?zhí)朇N200410066321. 8公開了一種適合燃料電池堆大規(guī)???速裝配于測試的裝配架,通過活塞式氣缸或液壓千斤頂推動燃料電池堆后端板沿導(dǎo)軌前 進(jìn),提供壓力并保證電堆受力均勻。但此裝置體積、重量大,無法適用于單電池測試,即小型 化,仍需有較高壓力壓縮氣體供應(yīng)或加壓泵,使用不便,而且無法進(jìn)行可視化測量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種可以在保證單電池受力 均勻的條件下,快速方便的安裝與拆卸的燃料電池單電池裝配與測試工裝,該工裝可以在 檢測電池性能的同時,方便的調(diào)節(jié)電池組裝壓力,而且通過壓力測量裝置,顯示組裝力的大 小。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)燃料電池單電池裝配與測試工裝,包括底板、壓力施加裝置,壓力測量裝置和單 電池測試部分,其特征在于所述底板是一塊長方形平板,平板左側(cè)固定有單電池測試固定 平臺,平臺上設(shè)有安裝壓力傳感器的凹槽和定位桿安裝孔,凹槽位于平臺中部,定位桿安裝 孔位于與端板、絕緣板、集流板和石墨板上的定位孔相對應(yīng)的位置;所述壓力施加裝置包括 調(diào)節(jié)壓力的螺桿、與螺桿配合的固定螺母、調(diào)壓螺母、螺桿固定裝置和壓力分配裝置,螺桿 固定裝置是固定在底板上的夾鉗,通過夾鉗底座上的螺孔用螺栓固定在底板上,夾鉗的U 形把手位于底板的上面,夾鉗的手柄位于底板外,調(diào)節(jié)壓力的螺桿通過固定螺母和調(diào)壓螺母連接在螺桿固定裝置的夾鉗U形把手的U形槽內(nèi),可沿U形槽水平移動,調(diào)節(jié)壓力的螺桿 下端與壓力分配裝置接觸,調(diào)節(jié)壓力的螺桿下端設(shè)有緩沖墊,壓力分配裝置是下表面有分 配壓力凹槽的平板,壓力分配裝置有分配壓力凹槽的下表面與電極測試部分接觸,分配壓 力的凹槽是球形凹槽,球形凹槽的球心在壓力分配裝置垂直中心線上,所述壓力測量裝置 包括壓力傳感器和數(shù)字壓力顯示表,壓力傳感器固定于單電池測試平臺上的安裝壓力傳感 器的凹槽內(nèi),壓力傳感器通過信號線與數(shù)字壓力表連接;所述單電池測試部分4包括石墨板、端板、集流板、絕緣板、定位桿I和定位桿II, 定位桿I、II插裝在單電池測試固定平臺上的定位桿安裝孔內(nèi),下端板、下絕緣板、下集流 板、下石墨板、電極、上石墨板、上集流板、上絕緣板、上端板依次安裝在定位桿上,壓力分配 裝置放置在上端板頂面。本發(fā)明所述的燃料電池單電池裝配與測試工裝,其特征是所述緩沖墊是橡膠墊、 塑料墊和工程樹脂墊中的一種。本發(fā)明所述石墨板與電極接觸一側(cè)刻有與被測電極相配合的氣體流道和密封膠 線槽,石墨板側(cè)面設(shè)有安裝加熱棒的孔道、電壓測試接口、反應(yīng)介質(zhì)接口和溫度測試接口, 加熱棒的孔道插入加熱棒,電壓測試接口、反應(yīng)介質(zhì)接口和溫度測試接口分別連接電壓測 量用銅棒、氣體接口和溫度測量裝置如熱電偶。
本發(fā)明所述的燃料電池單電池裝配與測試工裝,其特征是所述夾鉗是金屬或電子 零件加工用水平式夾鉗。本發(fā)明的測試過程是將石墨板密封膠線槽鋪設(shè)膠線或用點(diǎn)膠制備點(diǎn)膠,安裝氣 體接口、加熱棒和電壓測量用銅棒,然后按前述組裝順序?qū)y試用電極安裝于單電池測試 部分,安裝壓力分配裝置,然后固定螺桿固定裝置,將壓力調(diào)節(jié)螺桿移至壓力分配裝置中心 后,調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)螺母,觀察數(shù)顯壓力表上的示數(shù),直至壓力達(dá)到設(shè)定要求,旋緊固定螺母 將壓力調(diào)節(jié)螺桿位置固定。更換相同類型電極時,只需松開螺桿固定裝置,更換電極后再次 緊固螺桿固定裝置即可。本發(fā)明的以上技術(shù)方案為單電池的快速裝配與測試提供了保證。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下特點(diǎn)1、系統(tǒng)功能完善、但結(jié)構(gòu)相對簡單??梢詫崟r顯示組裝壓力的值并可以在測試電 池性能的同時調(diào)整組裝壓力,但系統(tǒng)僅利用夾鉗和調(diào)節(jié)施壓螺母即可完成對單電池測試裝 置的組裝壓力的調(diào)節(jié),便于大規(guī)模使用。2、測試完畢后,直接松開夾鉗即可進(jìn)行拆卸,同樣電極組裝后將夾鉗固定后即可 完成組裝,組裝效率高。而且不需要壓縮氣體或液壓裝置的供應(yīng)。3、加工制作容易,成本低。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對簡單,而且各部分組件可以分別加工制 備,制作成本低,有利于大規(guī)模使用。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為本發(fā)明石墨板結(jié)構(gòu)示意圖;圖3為本發(fā)明單電池測試部分軸測圖。附圖中1、底板,2、可調(diào)節(jié)壓力施加裝置,2-1、螺桿固定裝置,2-2、調(diào)節(jié)壓力的螺桿,2-3、壓力分配裝置,2-4、固定螺母,2-5壓力調(diào)節(jié)螺母,2-6、U形把手。2_7、手柄,2_8、 底座,3、壓力測量裝置,3-1、壓力傳感器,3-2、數(shù)顯壓力表,4、單電池測試部分,4-1-1、下端 板,4-2-1、下絕緣片,4-3-1、下集流板,4-1-2、上端板,4-2-2、上絕緣片,4-3-2、上集流板, 4-4、石墨板(雙極板),4-4-1、分配反應(yīng)介質(zhì)的流道,4-4-2、膠線槽,4_4_3、反應(yīng)介質(zhì)接口, 4-4-4、溫度測試接口,4-4-5、電壓測試接口,4-4-6、安裝加熱棒的孔道,4_4_7、下石墨板, 4-4-8、上石墨板,4-5、定位桿I,4-6、定位桿II,5、電極。
具體實施例方式實施例1如附圖所示,一種可以在保證單電池受 力均勻的條件下,快速方便的安裝與拆卸 的燃料電池單電池裝配于測試工裝,包括底板1、可調(diào)節(jié)壓力施加裝置2,壓力測量裝置3、 單電池測試部分4。可調(diào)節(jié)壓力施加裝置固定于底板1之上,位置位于單電池測試部分右 側(cè),由施壓螺桿2-2、螺桿固定裝置2-1、壓力分配裝置2-3、固定螺母2-4、壓力調(diào)節(jié)螺母2-5 組成;壓力測量部分由壓力傳感器3-1和數(shù)顯壓力表3-2組成,壓力傳感器3-1固定于底 板單電池測試固定平臺1-1上,單電池測試部分下部,通過信號線和數(shù)顯壓力表3-2連接; 單電池測試部分通過定位桿固定于底板上,位于可調(diào)節(jié)壓力施加裝置的左側(cè),由端板4-1、 絕緣片4-2、集流板4-3、石墨板4-4、定位桿14-5、定位桿II 4-6組成,組裝時按下端板 4-1-1、下絕緣片4-2-1、下集流板4-3-1、下石墨板4_4_7、膜電極、上石墨板4_4_8、上集流 板4-3-2、上絕緣片4-2-2、上端板4-1-2順序進(jìn)行組裝,石墨板4_4上與膜電極接觸一面有 分配反應(yīng)介質(zhì)的流道4-4-1和放置密封介質(zhì)的膠線槽4-4-2,定位桿I 4-5共2根,用于將 端板4-1、絕緣片4-2和集流板4-3固定于底板上,定位桿II 4-6用于將石墨板與端板固 定。單電池測試裝置安裝完成后,施加壓力,先用螺桿固定裝置2-1固定,將調(diào)節(jié)壓力螺桿 2-2調(diào)節(jié)至壓力分配裝置2-3中心位置,然后旋轉(zhuǎn)壓力調(diào)節(jié)螺母2-5使螺桿下移從而施加壓 力,待數(shù)顯壓力表壓力值達(dá)到要求后,停止施壓,將螺桿固定螺母2-4旋緊,固定壓力調(diào)節(jié) 螺桿2-2位置。此時可以進(jìn)行單電池的測量。本實施例中,單電池面積為5cm2,組裝壓力40kgf。單電池測試裝置組裝前,將進(jìn) 出接頭、加熱管和電壓測量裝置接入,組裝完成后將反應(yīng)介質(zhì)通過進(jìn)出管引入,電池溫度達(dá) 到指定要求后即可進(jìn)行單電池的測量。
權(quán)利要求
燃料電池單電池裝配與測試工裝,包括底板(1)、壓力施加裝置(2)、壓力測量裝置(3)和單電池測試部分(4),其特征在于所述底板(1)是一塊長方形平板,平板左側(cè)固定有單電池測試固定平臺(1 1),平臺上設(shè)有安裝壓力傳感器(3 1)的凹槽和定位桿安裝孔,凹槽位于平臺中部,定位桿安裝孔位于與端板(4 1)、絕緣板(4 2)、集流板(4 3)和石墨板(4 4)上的定位孔相對應(yīng)的位置;所述壓力施加裝置(2)包括調(diào)節(jié)壓力的螺桿(2 2)、與螺桿配合的固定螺母(2 4)、調(diào)壓螺母(2 5)、螺桿固定裝置(2 1)和壓力分配裝置(2 3),螺桿固定裝置(2 1)是固定在底板上的夾鉗,通過夾鉗底座(2 8)上的螺孔用螺栓固定在底板上,夾鉗的U形把手(2 6)位于底板的上面,夾鉗的手柄(2 7)位于底板外,調(diào)節(jié)壓力的螺桿(2 2)通過固定螺母(2 4)和調(diào)壓螺母(2 5)連接在螺桿固定裝置(2 1)夾鉗的U形把手的U形槽內(nèi),可沿U形槽水平移動,調(diào)節(jié)壓力的螺桿(2 2)下端與壓力分配裝置(2 3)接觸,調(diào)節(jié)壓力的螺桿下端設(shè)有緩沖墊,壓力分配裝置(2 3)是下表面有分配壓力凹槽的平板,壓力分配裝置有分配壓力凹槽的下表面與電極測試部分(4)接觸,分配壓力的凹槽是球形凹槽,球形凹槽的球心在壓力分配裝置垂直中心線上;所述壓力測量裝置包括壓力傳感器(3 1)和數(shù)字壓力顯示表,壓力傳感器(3 1)固定于單電池測試平臺上的安裝壓力傳感器(3 1)的凹槽內(nèi),壓力傳感器通過信號線與數(shù)字壓力表連接;所述單電池測試部分(4)包括石墨板(4 4)、端板(4 1)、集流板(4 3)、絕緣板(4 2)、定位桿I(4 5)和定位桿II(4 6),定位桿I、II插裝在單電池測試固定平臺(1 1)上的定位桿安裝孔內(nèi),下端板(4 1 1)、下絕緣板(4 2 1)、下集流板(4 3 1)、下石墨板(4 4 7)、電極(5)、上石墨板(4 4 8)、上集流板(4 3 2)、上絕緣板(4 2 2)、上端板(4 1 2)依次安裝在定位桿上,壓力分配裝置(2 3)放置在上端板(4 1 2)頂面。
2.按照權(quán)利要求1所述的燃料電池單電池裝配與測試工裝,其特征是所述緩沖墊是橡 膠墊、塑料墊和工程樹脂墊中的一種。
3.按照權(quán)利要求1所述的燃料電池單電池裝配與測試工裝,其特征是石墨板(4-4)與 電極接觸一側(cè)刻有與被測電極相配合的氣體流道(4-4-1)和密封膠線槽(4-4-2),石墨板 (4-4)側(cè)面設(shè)有安裝加熱棒的孔道(4-4-6)、電壓測試接口(4-4-5)、反應(yīng)介質(zhì)接口(4_4_3) 和溫度測試接口(4-4-4),加熱棒的孔道(4-4-6)插入加熱棒,電壓測試接口(4-4-5)、反應(yīng) 介質(zhì)接口(4-4-3)和溫度測試接口(4-4-4)分別連接電壓測量用銅棒、氣體接口和溫度測 量裝置。
4.按照權(quán)利要求1所述的燃料電池單電池裝配與測試工裝,其特征是所述夾鉗是金屬 或電子零件加工用水平式夾鉗。
全文摘要
燃料電池單電池裝配與測試工裝,包括底板、壓力施加裝置,壓力測量裝置和單電池測試部分,壓力施加裝置包括調(diào)節(jié)壓力的螺桿、固定螺母、調(diào)壓螺母、螺桿固定裝置和壓力分配裝置,螺桿固定裝置是固定在底板上的夾鉗,螺桿通過固定螺母固定在螺桿固定裝置的夾鉗U型把手處,螺桿下端與壓力分配裝置接觸,壓力分配裝置的下表面與電極測試部分接觸,壓力測量裝置由通過信號線連接的壓力傳感器與數(shù)字壓力表組成,單電池測試部分位于壓力分配裝置和壓力傳感器之間。本發(fā)明的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、功能完善,便于大規(guī)模使用;拆卸組裝簡便,效率高;而且不需要壓縮氣體或液壓裝置的供應(yīng);制作容易,成本低,有利于大規(guī)模使用。
文檔編號H01M8/10GK101969131SQ20101028852
公開日2011年2月9日 申請日期2010年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月14日
發(fā)明者孫佰文, 朱帥飛, 杜靈娟, 祝寶華, 釗文科, 錢云 申請人:江蘇新源動力有限公司
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