一种燃料电池材料高低温循环寿命检测系统的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池材料高低温循环寿命检测系统。


背景技术：

2.燃料电池是将氢气的化学能直接转化为电能的装置，具有效率高、低噪音、零污染的优点。燃料电池通常需要将多个单体电池通过串联的方式组装成电堆，主要构成部件有双极板、膜电极(mea)、端板和紧固件等，其中双极板、膜电极和燃料电池电堆的高低温循环寿命性是决定燃料电池性能和寿命的关键参数之一。
3.当燃料电池材料或部件完成研发后，需对燃料电池材料进行高低温循环寿命检测，再进行电堆性能测试。在燃料电池堆使用过程中，电堆每次启动都会经历温度由低到高的过程，这个过程可视为一次高低温循环。然而，现有的燃料电池堆高低温循环寿命的检测方法都是通过启动环境实验舱进行高低温循环测试。燃料电池环境实验舱是一种大型的设备，该测试方法成本较高，能耗较大，并且燃料电池环境实验舱无法做到快速的高低温交替循环，测试所需的时间较长。


技术实现要素：

4.本实用新型目的在于提供一种燃料电池材料高低温循环寿命检测系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
5.为解决上述技术问题所采用的技术方案：
6.本实用新型提供了一种燃料电池材料高低温循环寿命检测系统，包括检测机构、低温循环机构、高温循环机构，检测机构包括两个温度控制层，两个温度控制层呈间隔相对设置，两个温度控制层均设置有冷循环网管和热循环网管，在每个温度控制层上的冷循环网管和热循环网管呈交错排列铺设设置；低温循环机构包括低温液体循环通道，低温液体循环通道与冷循环网管连接成低温循环回路，低温液体循环通道连接有制冷循环组件；高温循环机构包括高温液体循环通道，高温液体循环通道与热循环网管连接成高温循环回路，高温液体循环通道连接有加热循环组件。
7.本实用新型的有益效果是：
8.通过将待检测的燃料电池材料置于两个温度控制层之间，而两个温度控制层设置有交错并排设置的冷循环网管和热循环网管，通过快速变换冷循环网管和热循环网管的液体温度，实现被测燃料电池的两侧温度的快速冷热交变，可以快速检测出被测燃料电池的高低温循环寿命。其中在做低温测试时，制冷循环组件使液体为低温，并通过低温液体循环通道进入冷循环网管循环；当高温测试时，加热循环组件加热使得液体为高温，并通过高温液体循环通道进入热循环网管循环，实现冷热交换。进而实现了两个温度控制层之间快速冷热交变，可以快速检测出被测燃料电池材料的高低温循环寿命。
9.作为上述技术方案的进一步改进，两个温度控制层具有检测接触面和外侧面，检
测接触面为两个温度控制层相对设置的侧面，外侧面设置有保温层，减少温度控制层与外界的热交换。
10.作为上述技术方案的进一步改进，检测机构包括夹紧机构，夹紧机构用于驱动两个温度控制层相互远离或者靠近，使得两个温度控制层的距离可调节，以适用不同规格的被检测电池。
11.作为上述技术方案的进一步改进，夹紧机构包括支架和弹性构件，其中一个温度控制层通过弹性构件设置于支架，另一个温度控制层固定设置于支架，避免温度控制层与被检测电池热胀冷缩导致被检测电池压坏或脱落。
12.作为上述技术方案的进一步改进，夹紧机构包括支架和弹性构件，两个温度控制层均通过弹性构件设置于支架，避免温度控制层与被检测电池热胀冷缩导致被检测电池压坏或脱落。
13.作为上述技术方案的进一步改进，制冷循环组件包括多个制冷组件、冷循环水泵，多个制冷组件相互并联连接于低温循环回路中，冷循环水泵连接于低温循环回路中；
14.加热循环组件包括多个加热组件、热循环水泵，多个加热组件相互并联后连接于高温循环回路中，热循环水泵连接于低温循环回路中。
15.以制冷循环组件为例，多个制冷组件分别参与低温循环回路中，当一个制冷组件经过一次冷循环网管中回流后温度升高，此时，可使另一个制冷组件进入冷循环网管中循环，两次进入冷循环网管中循环的液体温度都较低，可加快降温，可以不受冷循环网管中循环后升温的液体的影响，当然，也控制不同的制冷组件的温度进入冷循环网管中循环，以可实现更多温度更复杂的冷热交替循环测试。同样地，加热循环组件也具有相应地效果。
16.作为上述技术方案的进一步改进，制冷组件的数量为两个，两个制冷组件的出水管道均与冷循环网管的接入端连接有冷出流换向阀，两个制冷组件的回水管道均与冷循环网管的接入端连接有冷回流换向阀，方便快速切换不同的制冷组件进入循环中；
17.加热组件的数量为两个，两个加热组件的出水管道均与冷循环网管的接入端连接有热出流换向阀，两个加热组件的回水管道均与冷循环网管的接入端连接有热回流换向阀，方便快速切换不同的加热组件进入循环中。
18.作为上述技术方案的进一步改进，制冷组件包括冰水机和冰水箱，冰水机设置于冰水箱；
19.加热组件包括热水箱和加热单元，加热单元设置于热水箱内。
20.冰水机将冰水箱内的液体降温至预设温度，加热单元将热水箱内的液体升温至预设温度。
21.作为上述技术方案的进一步改进，两个温度控制层均设置有温度传感器，用于检测温度是否达到要求。
22.作为上述技术方案的进一步改进，低温循环回路和高温循环回路均设置有排气阀，在进冷热交换循环时，方便高温液体与低温液体通过自身重力加速回流，减少冷却或加热温度控制层的时间。
附图说明
23.下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明；
24.图1是本实用新型所提供的一种燃料电池材料高低温循环寿命检测系统，其一实施例的结构示意图。
具体实施方式
25.本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
26.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
27.在本实用新型的描述中，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。
28.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
29.参照图1，本实用新型的一种燃料电池材料高低温循环寿命检测系统作出如下实施例：
30.在一些实施例中，一种燃料电池材料高低温循环寿命检测系统，包括检测机构100、低温循环机构200、高温循环机构300，检测机构100包括两个温度控制层110，两个温度控制层110呈间隔相对设置，两个温度控制层110均设置有冷循环网管111和热循环网管112，在每个温度控制层110上的冷循环网管111和热循环网管112呈交错排列铺设设置，检测时被测燃料电池500设置于两个温度控制层110之间，通过快速变换冷循环网管111和热循环网管112的液体温度，实现被测燃料电池500两侧温度的快速冷热交变，可以快速检测出被被测燃料电池500的高低温循环寿命。
31.进一步地，为了更好地传递热量，温度控制层110设置有包裹在冷循环网管111和热循环网管112的低热熔材料。同时为了减少温度控制层110与外界的热交换，两个温度控制层110具有检测接触面113和外侧面114，检测接触面113为两个温度控制层110相对设置的侧面，外侧面114设置有保温层120，起到保温作用。
32.为了更好地适用不同规格的被测燃料电池500，可设置夹紧机构，用于两个温度控制层110相互远离或者靠近，使得两个温度控制层110的距离可调节，以适用不同规格的被检测电池。具体地，夹紧机构包括两个呈间隔相对设置的夹板150、支架(图中未示)，夹板150呈间隔设置于支架，温度控制层110分别设置于两个夹板150的相对的侧面，两个夹板150可分别通过电机驱动远离或者靠近，实现调节夹紧。
33.进一步地，在保温层120和夹板150之间设置弹性构件130。本实施中采用紧固弹簧，其他实施例中，也可采用弹性塑料、弹片等。在温度控制层110与被检测电池热胀冷缩时，紧固弹簧发生弹性形变，被检测电池压坏或脱落。在另一实施例中，紧固弹簧可只设置
在其中一个保温层120和夹板150之间中。
34.而低温循环机构200、高温循环机构300的原理为：其中低温测试时，制冷循环组件220使液体为低温，并通过低温液体循环通道210进入冷循环网管111循环；当高温测试时，加热循环组件320加热使得液体为高温，并通过高温液体循环通道310进入热循环网管112循环，实现冷热交换。进而实现两个温度控制层110之间快速冷热交变，可以快速检测出被测燃料电池材料的高低温循环寿命。
35.具体地，低温循环机构200包括低温液体循环通道210，低温液体循环通道210与冷循环网管111连接成低温循环回路，低温液体循环通道210连接有制冷循环组件220，当然为了更好地控制低温循环回路，低温循环回路中连接有低温循环回路总通断电磁阀203。制冷循环组件220包括两个制冷组件、冷循环水泵222，两个制冷组件相互并联后连接于低温循环回路中，冷循环水泵222连接于低温循环回路中。并且还设置制冷组件的数量为两个，两个制冷组件的出水管道均与冷循环网管111的接入端连接有冷出流换向阀223，两个制冷组件的回水管道均与冷循环网管111的接入端连接有冷回流换向阀224，方便快速切换不同的制冷组件进入循环中。制冷组件包括冰水机201和冰水箱202，冰水机201设置于冰水箱202，冰水机201将冰水箱202内的液体降温至预设温度。
36.当一个制冷组件经过一次冷循环网管111中回流后的液体温度相比进入冷循环网管111时升高，此时，可切换冷出流换向阀223和冷回流换向阀224使另一个制冷组件进入冷循环网管111中循环，使得两次进入冷循环网管111中循环的液体温度都较低，可加快降温，可以不受冷循环网管111中循环后升温的液体的影响，当然，也可当制冷组件的温度较高时再进行切换热出流换向阀323和热回流换向阀324。还可设置更多制冷组件控制不同的制冷组件的温度进入冷循环网管111中循环，以可实现更多温度更复杂的冷热交替循环测试。
37.同样地，高温循环机构300包括高温液体循环通道310，高温液体循环通道310与热循环网管112连接成高温循环回路，高温液体循环通道310连接有加热循环组件320。
38.具体地，加热循环组件320包括两个加热组件、热循环水泵322，两个加热组件相互并联连接于高温循环回路中，热循环水泵322连接于低温循环回路中，当然为了更好地控制高温循环回路，高温循环回路中连接有高温循环回路总通断电磁阀304。两个加热组件的出水管道均与冷循环网管111的接入端连接有热出流换向阀323，两个加热组件的回水管道均与冷循环网管111的接入端连接有热回流换向阀324，方便快速切换不同的加热组件进入循环中。加热组件包括热水箱301和加热单元302，加热单元302设置于热水箱301内，加热单元302将热水箱301内的液体升温至预设温度。
39.当一个加热组件经过一次热循环网管112中回流后的液体温度相比进入热循环网管112时降低，此时，可切换热出流换向阀323和热回流换向阀324使另一个制冷组件进入冷循环网管111中循环，使得两次进入热循环网管112中循环的液体温度都较高，可加快升温，可以不受热循环网管112中循环后降温液体的影响，当然，也可当加热组件的温度较低时再进行切换冷回流换向阀224和冷出流换向阀223。还可设置更多加热组件控制不同的加热组件的温度进入热循环网管112中循环，以可实现更多温度更复杂的冷热交替循环测试。
40.进一步地，两个温度控制层110、冰水箱202、热水箱301均设置有温度传感器，温度传感器具体可采用热电偶140或者热敏电阻等，用于检测温度是否达到要求。
41.进一步地，低温循环回路和高温循环回路均设置有排气阀400，在进冷热交换循环
时，方便高温液体与低温液体通过自身重力加速回流，减少冷却或加热温度控制层110的时间。此外，本实施中的换冷回流换向阀224和冷出流换向阀223等各种阀门均可采用电磁式，可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性都能够保证。
42.本实用新型提供的一种燃料电池材料高低温循环寿命检测系统，其测试原理如下：
43.1)被测燃料电池500设置于两个温度控制层110之间，夹紧机构将被测燃料电池500夹紧。两个热水箱301分为第一热水箱和第二热水箱，两个冰水箱分为第一冰水箱和第二冰水箱。第一冰水箱在冰水机201的作用下开始预冷却，并当第一冰水箱的热电偶140的检测下到达-35℃，第一热水箱在加热单元302的作用下开始预加热，加热单元302可为加热电阻，并在当检测高温度的热水箱301的温度达90℃。
44.2)切换热出流换向阀323和热回流换向阀324调到与第一热水箱相连，高温循环回路总通断电磁阀303开启，热循环水泵322开始工作，温度控制层110通热水升温，并使得温度控制层110到达90℃。
45.3)先关闭热循环水泵322，再关闭高温循环回路总通断电磁阀303，同时打开排气阀400，让热水再自身重力下加速回流。
46.4)切换热出流换向阀323和热回流换向阀324到与第一冰水箱相连，低温循环回路总通断电磁阀203开启，冷循环水泵222开始工作，温度控制层110通冰水降温。
47.5)在温度控制层110的温度到达-35℃，先关闭冷循环水泵222，再关闭低温循环回路总通断电磁阀203，同时打开排气阀400，让冰水在自身重力下加速回流。这视为一个冷热交替循环。
48.6)重复多次上述步骤2-5。
49.7)多次循环后得出被测燃料电池500的高低温循环寿命。
50.8)高低温循环寿命测试完成后，关闭冷循环水泵222与热循环水泵322，关闭低温循环回路总通断电磁阀203与高温循环回路总通断电磁阀303，打开两个排气阀400，让冰水与热水回流。2分钟后关闭排气阀400，设备停止运行。
51.被测燃料电池材料变温度高低温循环寿命测试，其测试过程包括如下步骤：
52.1)把被测燃料电池500放置于温度控制层110之间。将被测燃料电池500夹紧。第一冰水箱在冰水机201的作用下开始预冷却并在热电偶140的检测下到达-20℃，第一热水箱在加热单元302的作用下开始预加热，并使得温度到达90℃。第二冰水箱在冰水机201的作用下开始预冷却，并使得温度到达-35℃，第二热水箱在加热单元302的作用下开始预加热，温度到达70℃，
53.2)切换热出流换向阀323和热回流换向阀324调到与高温度第一热水箱相连，高温循环回路总通断电磁阀303开启，热循环水泵322开始工作，温度控制层110通热水升温，当温度控制层110的温度到达90℃。
54.3)先关闭热循环水泵322，再关闭高温循环回路总通断电磁阀303，同时打开高温循环回路中排气阀400，让热水再自身重力下加速回流。
55.4)将冷出流换向阀223和冷回流换向阀224与高温度第一冰水箱相连，低温循环回路总通断电磁阀203开启，冷循环水泵222开始工作，温度控制层110通冰水降温，并温度控制层110的温度到达-20℃。
56.5)先关闭冷循环水泵222，再关闭低温循环回路总通断电磁阀203，同时打开低温循环回路中排气阀400，让冰水在自身重力下加速回流。
57.6)将热出流换向阀323和热回流换向阀324调到与第二热水箱相连，高温循环回路总通断电磁阀303开启，热循环水泵322开始工作，温度控制层110通热水升温，并在温度控制层110的温度到达70℃。
58.7)先关闭热循环水泵322，再关闭高温循环回路总通断电磁阀303，同时打开高温循环回路中排气阀400，让热水再自身重力下加速回流。
59.8)将热出流换向阀323和热回流换向阀324调到与第二冰水箱相连，低温循环回路总通断电磁阀203开启，冷循环水泵222开始工作，温度控制层110通冰水降温，并温度控制层110的温度到达-35℃。
60.9)先关闭冷循环水泵222，再关闭低温循环回路总通断电磁阀203，同时打开低温循环回路中排气阀400，让冰水在自身重力下加速回流。这视为两次冷热交替循环，其中第二次与第一次冷热交替循环的温度并不相同。
61.10)重复多次上述步骤2-9。
62.11)多次循环后得出被测燃料电池500的高低温循环寿命。
63.12)高低温循环寿命测试完成后，关闭冷循环水泵222与热循环水泵322，关闭低温循环回路总通断电磁阀203与高温循环回路总通断电磁阀303，打开排气阀400让冰水与热水回流。2分钟后关闭排气阀400，设备停止运行。
64.以上对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。