专利名称：双极板流场流体可视化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检测流场流体运动规律的装置，尤其涉及一种双极板 流场流体可视化装置。
技术背景燃料电池双极板分为阴极板、阳极板，冷却腔流场板。阴极板、阳极板上 均有符合燃料电池输送、排放物质要求的通道，也叫流场，流场是由流场沟和 流场脊组成，流场形状可以按照流体运动规律设计，设计的流场对燃料电池性 能有重要影响。流体的可视化在文献F. Barreras*, A. Lozano, L. Vali~no, C. Mar'm, A. Pascau : Flow distribution in a bipolar plate of a proton exchange membrane fuel cell: experiments and numerical simulation studies, Journal of Power Sources 144 (2005) 54~66中有详细描述，该文献中采用的方法，流体是确定黏度的溶剂与可溶荧 光染色剂混合物，确定黏度是指液体在管道中确定的流速时具有与氢气运动黏 度相近的液体，文献中溶剂流体是甘油与水按一定比例配制的，可溶性荧光染 色剂可以溶于溶剂流体，采用注射的方法引入溶剂流体通道，然后用荧光示踪 激光摄像机对流体运动状态进行记录。也存在其它相似的方法进行观察。这些 方法共同的缺点是对透明装置有很高的要求，因为应用了有机溶剂，所以不能 使用橡塑材料，特别是对双极板密封用材料有溶胀作用，另外，荧光染色剂的 溶解混合均匀性、速度无法把握和表征，另外荧光示踪噪声大，影响观察的准 确性。 发明内容本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，研制一种方便观察、记录流 体在流场内运动的状态的双极板流场流体可视化装置和方法。本实用新型的技术实现手段如下一种双极板流场流体可视化装置，其特征在于包括底板、气体供应装置、 增湿罐、红外摄像机和盖板；在底板上，双极板的进出口位置设有流体通道； 在所述气体供应装置通入底板的管道上装有各种流体测量仪表，并在底板的出口端也设有测量仪表，所述盖板上镶有金属丝，增湿罐上设有加热装置；使用 时将双极板夹在盖板和底板中间，通过紧固螺栓将其紧固，气体供应装置通过 调节装置调解后，将气体通入增湿罐中进行加热，后注入双极板上的流场内， 用红外摄像机进行记录。盖板上镶入槽的直径稍大于金属丝直径，金属丝镶入时一面漏出， 一面用 环氧树脂封装固定，漏出端对着流场面，金属丝沿流场沟槽结构分布，分布间 距为等距离。所述的盖板为玻璃布层压板，金属丝为铜丝。所述各种流体测量仪表为温度仪表、流量仪表、压力仪表；调节装置为减压阀、稳压阀和调节阀。气体供应装置管道具有良好保温。 所述的双极板为单节双极板或叠加双极板。使用双极板流场流体可视化装置的方法a、 将双极板夹在盖板和底板中间，用紧固螺栓将其紧固；b、 加热增湿罐温度，最好增湿罐温度达到沸腾； C、打开红外摄像机，对准双极板流场测试位置；d、 打开气体供应装置阀门，气体通过增湿罐被加热，热气流进入双极板流场；e、 红外摄像机记录盖板上各点金属丝温度分布。还包括按照电堆放置的常见方式，改变该装置的放置方式进行分别测试观 察的步骤。还包括改变气体的压力、流量，后分别进行测试观察的步骤。本实用新型 主要解决了测试方法中流体选用以及观察方法问题，所采用的流体和方法简单、 实用，能更加准确、更加快速地观察到所需的结果，适于双极板设计验证。由 于其结构简单，不仅便于生产，而且成本非常低廉适于广泛推广。
图1为本实用新型的装置结构示意图。图中1、盖板，2、底板，3、双极板，4、流场 5、紧固螺栓，6、 红外摄像机，7、出口， 8、气体供应装置，9、增湿罐，10、铜丝，11、 调节装置。
具体实施方式
如图1所示双极板流场流体可视化装置，根据温度作为测试对象，空气热气流为测试气流，其装置包括底板2、气体供应装置8、增湿罐9、红外摄像机6和盖板1;在底板2上，双极板3的进出口位置设有流体通道；在气体供应装置8通入底板2的管道上装有温度仪表、流量仪表、压力仪表，并在底板2的 出口 7端也设有温度仪表，盖板1为玻璃布层压板，上面镶有金属丝10，金属 丝10为铜丝，调节装置ll为减压阀、稳压阀和调节阀，增湿罐9上设有加热 装置。其中双极板有效面积为300cm2，双极板流场通道体积为7ml，流场4长 度为370腿，控制空气压力为0.03MPa，流量为0. 4mVh，相应的盖板1上按照 双极板流场图样镶入细铜丝，铜丝直径为0.5mm，镶入孔直径为0.8mm，铜丝 上端部用环氧树脂塑封，铜丝漏头，与流场连通的部位不封，可以稍露出深入 流场，铜丝间距为5mm，每条流场上有80根铜丝。进行测量时将双极板3夹在 盖板1和底板2中间，通过紧固螺栓5将其紧固；其中气体压力和流量控制是 通过空白试验的方法实现的，将双极板装在装置内，气体管道不通过增湿罐， 调节稳压阀和调节阀，将压力和流量控制到预定位置，稳压阀不动，关闭调节 阀；加热增湿罐温度，等增湿罐温度达到沸腾后，打开红外摄像机，在打开空 气调节阀，空气经过增湿罐加热并增湿，热气从底板2上的进口进入双极板3， 增湿罐温度为水的沸腾温度，出口端可测量温度，在通气之前打开红外摄像机， 连续记录通气时流场上各点铜丝温度分布状况，并把流场上温度变化范围和温 度高低分布迅速记录，记录数据可以进行分析得出流场分配和流体运动特性。后根据电池堆放置的常见方式，改变该装置的放置方式按照前面的步骤进 行分别测试观察；或根据气体的压力、流量，后分别进行测试观察，记录流体 动态分布状况。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范 围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范 围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵 盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1、一种双极板流场流体可视化装置，其特征在于包括底板(2)、气体供应装置(8)、增湿罐(9)、红外摄像机(6)和盖板(1)；在底板(2)上，双极板(3)的进出口位置设有流体通道；在所述气体供应装置(8)通入底板(2)的管道上装有各种流体测量仪表，并在底板(2)的出口(7)端也设有测量仪表，所述盖板(1)上镶有金属丝(10)，增湿罐(9)上设有加热装置；使用时将双极板(3)夹在盖板(1)和底板(2)中间，通过紧固螺栓(5)将其紧固，气体供应装置(8)通过调节装置(11)调解后，将气体通入增湿罐(9)中进行加热，后注入双极板(3)上的流场(4)内，用红外摄像机(6)进行记录。
1、 一种双极板流场流体可视化装置，其特征在于包括底板(2)、气体供应 装置(8)、增湿罐(9)、红外摄像机(6)和盖板(1);在底板(2)上，双极 板(3)的进出口位置设有流体通道；在所述气体供应装置(8)通入底板(2) 的管道上装有各种流体测量仪表，并在底板(2)的出口 (7)端也设有测量仪 表，所述盖板(1)上镶有金属丝(10)，增湿罐(9)上设有加热装置；使用时 将双极板(3)夹在盖板(1)和底板(2)中间，通过紧固螺栓(5)将其紧固， 气体供应装置(8)通过调节装置(11)调解后，将气体通入增湿罐(9)中进 行加热，后注入双极板(3)上的流场(4)内，用红外摄像机(6)进行记录。
2、 根据权利要求1所述的双极板流场流体可视化装置，其特征在于盖板(l) 上镶入槽的直径稍大于金属丝(10)直径，金属丝(10)镶入时一面漏出，一 面用环氧树脂封装固定，漏出端对着流场面，金属丝(10)沿流场(4)沟槽结 构分布，分布间距为等距离。
3、 根据权利要求1或2所述的双极板流场流体可视化装置，其特征在于所 述的盖板(1)为玻璃布层压板，金属丝(10)为铜丝。
4、 根据权利要求1所述的双极板流场流体可视化装置，其特征在于所述各 种流体测量仪表为温度仪表、流量仪表、压力仪表；调节装置(11)为减压阀、 稳压阀和调节阀。
5、 根据权利要求1所述的双极板流场流体可视化装置，其特征在于气体供 应装置管道具有良好保温。
6、 根据权利要求1所述的双极板流场流体可视化装置，其特征在于所述 的双极板(3)为单节双极板或叠加双极板。专利摘要本实用新型公开了一种双极板流场流体可视化装置，包括底板、气体供应装置、增湿罐、红外摄像机和盖板；底板上双极板的进出口位置设有流体通道；气体供应装置通入底板的管道上装有各种流体测量仪表，并在底板的出口端也设有测量仪表，盖板上镶有金属丝，增湿罐上设有加热装置；使用时将双极板夹在盖板和底板中间紧固；加热增湿罐温度，打开红外摄像机，对准双极板流场测试位置；后打开气体供应装置阀门，气体通过增湿罐被加热，热气流进入双极板流场；红外摄像机记录盖板上各点金属丝温度分布。该装置解决了测试方法中流体选用以及观察问题，采用的流体和方法简单、实用，能更加准确、更加快速地观察到所需的结果，适于在极板检测上广泛推广。
文档编号G01M10/00GK201083600SQ200720015258
公开日2008年7月9日 申请日期2007年10月11日 优先权日2007年10月11日
发明者侯中军, 傅云峰, 徐乃涛, 明平文 申请人:新源动力股份有限公司