一种燃料电池夹具测试装置的制作方法

1.本实用新型属于燃料电池领域，具体涉及一种燃料电池测试用夹具装置。


背景技术：

2.氢燃料电池以氢气和氧气为原料，把燃料所具有的化学能直接转换成电能，是一种利用可再生能源发电的装置。燃料电池与常规的发电技术相比，在效率、安全性、可靠性、灵活性、清洁性、操作性能等方面有很大的优势，应用前景十分广阔。作为燃料电池中的一种，质子交换膜燃料电池还具有操作温度低、比能量高、使用寿命长、响应速度快以及无电解质泄漏等优点。参与反应的是氢气和氧气，产生电流，副产物为水，在国防、能源、交通、环保、通讯等方面都有很好的应用前景。在质子交换膜燃料电池测试时，给予燃料电池的压力控制是最重要的环节之一。现有的燃料电池测试装置多为螺栓直接紧固压紧，或用气缸压紧，虽然能够提供压力，但是不能提供精确的压力控制及位移量控制，这样就不能提供精准的数据，进而影响燃料电池的性能测试。


技术实现要素：

3.针对上述不足，本实用新型提供一种燃料电池测试用的压力精确控制夹具装置。该装置扩展性强，不仅可以用于单节燃料电池的测试使用，也可以用于多节燃料电池的测试使用。
4.本实用新型的夹具测试装置主要由伺服电缸和电池端板放置框架结构区两部分组成，电池端板放置框架结构区的主体由夹具上端板、夹具下端板、夹具前端板和夹具后端板连接固定组成，伺服电缸与夹具前端板连接，伺服电缸的顶杆穿过夹具前端板，顶杆与夹具后端板之间放置燃料电池。
5.进一步的，顶杆头部端面为球形接触面，此球形接触面与燃料电池的电池端板平面端面相接触。
6.燃料电池为单电池或多节电池。进一步的，燃料电池单电池结构为：以质子膜为中心，在质子膜的两侧分别依次设有催化剂涂层、气体扩散层、密封垫、单极板、电流汇流板、电池端板，使质子膜两侧结构对称。
7.进一步的，在电池端板上方设有加热棒，用于给电池提供升温加热。
8.进一步的，在单极板上装有温度传感器，用于监控管理燃料电池的温度。
9.进一步的，在单极板与电池端板之前还设有电流汇流板。
10.进一步的，所述的气体扩散层为碳纸。
11.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
12.1、本实用新型将伺服电缸作为压力提供执行器，伺服电缸与用于放置燃料电池的端板框架结构相连接，电缸的顶杆头部端面为球形面结构，以确保当顶杆压紧时，压紧力均匀地传递到电池端板上，依靠伺服电缸精确控制顶杆推出产生夹紧力，把单电池压紧。
13.2、本实用新型采用高精度伺服电缸作为燃料电池压紧的执行器，可以精确控制给
定的压力精度，精度可达
±
0.03％f.s；可以精确控制给定的位移精度，精度可达
±
0.05％f.s，及确保平面上的压力均匀性。
14.3、本实用新型用伺服电缸压紧和松开燃料电池的各组件，使电池的安装和拆卸更方便快捷，便于实验测试时快速更换不同的电池组件。然而，传统结构的燃料电池夹具多采用螺栓紧固两端端板的方法来压紧单电池，无法保证精确的压力和压紧位移量及平面上压力均匀性。
15.4、本实用新型提供的夹具装置扩展性强，不仅可以用于单节燃料电池的测试使用，也可以用于多节燃料电池的测试使用。
附图说明
16.图1燃料电池单电池结构示意图。
17.图2燃料电池夹具测试装置结构示意图。
18.图3为图2顶杆部分放大图。
19.其中，1、质子膜，2、催化剂涂层，3、气体扩散层，4、密封垫，5、单极板，6、电流汇流板，7、电池端板，8、夹具上端板，9、夹具下端板，10、夹具前端板，11、夹具后端板，12、顶杆，13、伺服电缸，14、加热棒，15、温度传感器。
具体实施方式
20.下面通过具体实施例详述本实用新型，但不限制本实用新型的保护范围。
21.实施例1
22.如图1所示，组装燃料电池单电池的模块，以质子膜1为中心，在质子膜1 的两侧分别依次设有催化剂涂层2、气体扩散层3、密封垫4、单极板5、电流汇流板6、电池端板7，使质子膜1两侧结构对称。其中，气体扩散层3可采用碳纸。催化剂涂层可通过催化剂直接喷涂在质子膜1获得。
23.如图2所示，燃料电池单电池的各部件组装在一起后，将单电池安装在夹具测试装置上。该夹具测试装置主要由伺服电缸13和单电池端板放置框架结构区两部分组成，该伺服电缸13为高精度伺服电缸13，可以精确控制给定的压力精度及位移精度。单电池端板放置框架结构区的主体由夹具上端板8、夹具下端板9、夹具前端板10和夹具后端板11连接固定组成矩形框架。图3为图2顶杆部分放大图，图3左图为顶杆伸出压紧电池状态；右图为顶杆退回离开电池状态，顶杆头部端面为球形接触面，电池端板为平面端面。
24.伺服电缸13与夹具前端板10连接，伺服电缸的顶杆12穿过夹具前端板，以电池端板7的底面为基准面放在夹具下端板9上，并将单电池位于顶杆12与夹具后端板11之间，启动伺服电缸13后，顶杆12伸出，使顶杆12头部压在电池端板7上，顶杆12头部端面为球形接触面，此球形接触面与燃料电池的电池端板7平面端面相接触，提高压力均匀性。伺服电缸13的顶杆12以设置的压力压紧单电池后，向单电池通气经压力表检测如无泄露后，即可以进行测试燃料电池使用。在电池端板7上方设有加热棒14，用于给电池提供升温加热；在单极板5上装有温度传感器15，用于监控管理单电池的温度。在单极板5于电池端板7之前还设有电流汇流板6。此装置的控制部分由触摸屏控制操作动作，plc 程序控制及设定多种位移和压力量，进行精准测试。该装置使用网络接口与电脑连接，以便数据的输出，用于实验数
据分析。
25.实施例2
26.本实施例与实施例1的区别在于，将多节燃料电池放置于伺服电缸13的顶杆12和与夹具后端板11之间，启动伺服电缸13后，顶杆12伸出，使顶杆12 头部压在电池端板7上，伺服电缸13的顶杆12以给定的压力值压紧燃料电池，给此多节燃料电池通气经压力表检测如无泄露后，即可进行燃料电池的相关性能测试。
27.以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造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发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。


技术特征：
1.一种燃料电池夹具测试装置，其特征在于，主要由伺服电缸(13)和电池端板放置框架结构区两部分组成，电池端板放置框架结构区的主体由夹具上端板(8)、夹具下端板(9)、夹具前端板(10)和夹具后端板(11)连接固定组成，伺服电缸(13)与夹具前端板(10)连接，伺服电缸的顶杆(12)穿过夹具前端板，顶杆(12)与夹具后端板(11)之间放置燃料电池。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池夹具测试装置，其特征在于，顶杆(12)头部端面为球形接触面，该球形接触面与燃料电池的电池端板(7)平面端面相接触。3.根据权利要求1所述的一种燃料电池夹具测试装置，其特征在于，燃料电池为单电池或多节电池。4.根据权利要求3所述的一种燃料电池夹具测试装置，其特征在于，单电池结构为：以质子膜(1)为中心，在质子膜(1)的两侧分别依次设有催化剂涂层(2)、气体扩散层(3)、密封垫(4)、单极板(5)、电流汇流板(6)、电池端板(7)，使质子膜(1)两侧结构对称。5.根据权利要求1所述的一种燃料电池夹具测试装置，其特征在于，在电池端板(7)上方设有加热棒(14)，用于给电池提供升温加热。6.根据权利要求1所述的一种燃料电池夹具测试装置，其特征在于，在单极板(5)上装有温度传感器(15)，用于监控管理燃料电池的温度。7.根据权利要求1所述的一种燃料电池夹具测试装置，其特征在于，在单极板(5)与电池端板(7)之前还设有电流汇流板(6)。8.根据权利要求4所述的一种燃料电池夹具测试装置，其特征在于，所述的气体扩散层(3)为碳纸。

技术总结
本实用新型涉及一种燃料电池夹具测试装置，属于燃料电池领域，本实用新型的夹具测试装置主要由伺服电缸和电池端板放置框架结构区两部分组成，电池端板放置框架结构区的主体由夹具上端板、夹具下端板、夹具前端板和夹具后端板连接固定组成，伺服电缸与夹具前端板连接，伺服电缸的顶杆穿过夹具前端板，顶杆与夹具后端板之间放置燃料电池。本实用新型将伺服电缸做为压力提供执行器，可以精确控制给定的压力精度及位移精度，电缸的顶杆头部为球形面结构，确保压力均匀性。该装置扩展性强，不仅可以用于单节燃料电池的测试使用，也可以用于多节燃料电池的测试使用。节燃料电池的测试使用。节燃料电池的测试使用。


技术研发人员：高鹏 杜晓武 刘艳喜 程刚 赵洪飞
受保护的技术使用者：大连锐格新能源科技有限公司
技术研发日：2020.12.31
技术公布日：2021/10/8