专利名称：一种燃料电池双极板水腔密封强度的检测装置及检测方法
技术领域：
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及燃料电池双极板水腔密封强度的检测装置及检测方法。
背景技术：
双极板是质子交换膜燃料电池的核心组件之一，它是由阴极板和阳极板通过粘结胶粘结或激光焊接连接而成。粘结线或焊接线分布在双极板外圈，起密封双极板水腔的作用。
目前对于粘结或焊接连接强度的测试方法一般是根据国家标准，利用万能试验机测定试样破坏时的最大力，具体如公开号为CN 101509867A的发明专利。但是在质子交换膜燃料电池领域，该方法只能反映拉伸强度，不能真实反映双极板水腔的密封强度。公开号为CN 102087161A的发明专利，公开了一种燃料电池双极板水腔气密性检测装置及检测方法。该方法仅仅是检测双极板水腔在额定气压下的气密性情况，考察的是双极板的合格率， 对试样不起破坏作用，也不能反映双极板水腔的密封强度。发明内容
本发明的目的是为了提供一种能够真实、有效、准确的检测燃料电池双极板水腔的密封强度的检测装置及检测方法。
采用如下技术方案
一种燃料电池双极板水腔密封强度的检测装置，包括气源、气体流通管路、减压阀、压力表、测试端板和压机组成；所述测试端板为两端厚、中间薄的“凹”形结构，包括测试下端板和测试上端板，测试下端板为正“凹”形结构，对应的测试上端板为倒“凹”形结构；
测试下端板的四个角的位置设有与被测双极板上的定位孔对应的测试下端板定位孔；测试上端板的一端设有与被测双极板水腔进口连通的测试上端板进气孔，测试上端板的另一端设有与被测双极板水腔出口连通的测试端板出气孔，测试端板出气孔端连接截止阀，测试上端板的四个角的位置设有与被测双极板上的定位孔对应的测试上端板定位孔；测试上端板定位孔、测试下端板定位孔和被测双极板定位孔都是通孔，定位销贯通定位孔；测试上端板进气孔通过管路与减压阀连接，减压阀通过管路与气源连接，压力表连接在测试上端板进气孔与减压阀连接的管路上；测试端板夹持被测双极板，置于压机的上模和下模之间。
本发明所述测试上端板定位孔、测试下端板定位孔的孔径与被测双极板定位孔的孔径相同。
本发明所述测试上端板的进气孔和出气孔的直径为5 10mm。
本发明所述压力表是精密压力表，压力表精度为0. 002MPa。
本发明所述压机由旋转手柄和上下模组成；上下模大小不一，下模为一固定不动的大平面，上模为左右两端相互对称的小平面，通过旋转手柄使上模向下移动给测试端板两端施力。
所述气源为高压气瓶，测试气体为空气或氮气。
本发明所述方法包括以下步骤
a、阴、阳极单极板按照规定的粘结标准或激光焊接流程进行连接，室温放置于平整、光洁的地方使其性能得到稳定。
b、将连接稳定后的双极板粘水腔密封胶线后置于测试下端板上，通过定位孔和定位销定位，其上放置测试上端板，也通过定位孔和定位销定位；
C、将步骤b组装好的被测试组件置于压机的上模和下模之间，旋转压机旋转手柄调节施加的压力大小，实现对被测试组件的可靠密封；
d、关闭测试上端板出气口端的截止阀，打开气源并调节减压阀至压力稳定并保压 2 5min，同时观察管路中的压力表，若压力表在该保压期间无变化则说明双极板水腔密封强度大于该测试压力；
e、调节减压阀，提高测试压力，待压力稳定后继续保压2 5min，同时继续观察管路中的压力表，若压力表在该保压期间依然无变化则说明双极板水腔密封强度仍然大于该测试压力；
f、重复步骤e，直至测试压力提高到某数值或在该数值保压期间，压力表指数突然下降，则此时的压力判定为双极板水腔的密封强度。
由于测试端板为两端厚中间薄的“凹”形设计，故被测双极板两端受力、中间不受力，加压时双极板就像是在吹气球，压力小时阴阳极板中间的连接线可以承受因而气密性良好，加载到极限时连接线就会爆裂，可真实的反映双极板水腔的密封强度。施加在被测组件内的压力为一点一点的增加，每次增加越小越好，而且必须增加到被测双极板水腔漏气为止。
图1本发明的构成示意图2测试端板上端板俯视图3测试端板下端板俯视图4实施例的被测双极板阳极板示意图5实施例的被测双极板阴极板示意图6实施例的被测双极板阳极板水腔密封胶线示意图7实施例的被测双极板阴极板水腔密封胶线示意图。
附图中1、高压气瓶；2、气体流通管路；3、减压阀；4、精密压力表；5、压机旋转手柄；6、压机上模；7、压机下模；8、测试上端板；9、测试下端板；10、被测双极板；11、截止阀； 12、上端板进气孔；13、上端板出气孔；14、上端板定位孔0个边角各1个)；15、下端板定位孔0个边角各1个)；16、阳极板水腔进口 ；17、阳极板水腔出口 ；18、阳极板水腔粘结或焊接线；19、阴极板水腔进口 ；20、阴极板水腔出口 ；21、阴极板水腔粘结或焊接线；22、阳极板定位孔；23、阴极板定位孔；24、阳极板流场区；25、阴极板流场区。
具体实施方式
下面的实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
燃料电池双极板水腔密封强度的检测装置，包括高压气瓶、气体流通管路、减压阀 3、压力表4、测试端板8、9和压机组成，测试气体为氮气。测试端板8、9为两端厚、中间薄的 “凹”形结构，包括测试下端板和测试上端板，测试下端板为正“凹”形结构，对应的测试上端板为倒“凹”形结构；测试下端板9的四个角的位置设有与被测双极板10上的定位孔22、 23对应的测试下端板定位孔15 ；测试上端板8的一端设有与被测双极板10水腔进口 16、19 连通的测试上端板进气孔12，测试上端板8的另一端设有与被测双极板10水腔出口 17、20 连通的测试端板出气孔13，测试端板出气孔13端连接截止阀11，测试端板进、出气孔的直径为5mm ；测试上端板8的四个角的位置设有与被测双极板10上的定位孔22、23对应的测试上端板定位孔14 ；测试上端板定位孔14、测试下端板定位孔15和被测双极板定位孔22、 23都是通孔，定位销贯通定位孔；测试上端板进气孔12通过管路与减压阀3连接，减压阀3 通过管路与气源连接，压力表4连接在测试上端板进气孔12与减压阀3连接的管路上；测试端板夹持被测双极板10，置于压机的上模6和下模7之间。
组装测试件时，将阳极板(图4)和阴极板(图幻按照规定的粘结标准或激光焊接流程沿着粘结线或焊接线18、21进行连接，形成双极板水腔的密闭结构，室温放置于平整、 光洁的地方使其性能得到稳定。将连接性能稳定后的双极板水腔口粘结密封胶线，具体为 阳极板水腔进、出口 16、17粘结阳极板水腔密封胶线，如图6所示；阴极板水腔进、出口 19、 20粘结阴极板水腔密封胶线，如图7所示。如图3所示，在测试端板的下端板9的4个定位孔15处安装定位销，此操作可以保证测试双极板10、测试端板上端板8和测试端板下端板 9之间实现精确定位。将粘好密封胶线的双极板10放于测试端板下端板9之上，两者依靠定位销可精确定位。合上测试端板上端板8，三者同样依靠定位销定位。将已装好测试样品的端板平放于压机下模7的中间位置，并通过旋转压机上模6上的旋转手柄5，给测试端板施加一定的压力，使得测试双极板得到可靠密封。关闭截止阀11的阀门，使得测试装置密闭。
在以上准备工作结束后开始测试，首先开启减压阀3的阀门，调节压力至 0. lOMPa，待气体压力稳定后，用秒表计时观察精密压力表4在aiiin内指数变化情况。若指数不变，则调节减压阀3提高压力至0. 12MPa、0. 14MPa、0. 16MPa……，保压并观察精密压力表4。若提高到某压力数值并在该数值保压期间，压力表指数突然下降，则此时的压力判定为双极板水腔的密封强度。样品检测完毕后，关闭减压阀3及高压气瓶1的阀门，测试工作结束。例如，压力增大到3. 02MPa时听到“嘭” 一声响，伴随着精密压力表4指数突降为0， 则判定3. 02MPa为该双极板水腔的密封强度。
需要注意的是，测试的初始加载压力和保压时间可根据经验适当调整，并且每次提高压力越小则最终结果越准确。
权利要求
1.一种燃料电池双极板水腔密封强度的检测装置，包括气源、气体流通管路、减压阀 (3)、压力表、测试端板(8、9)和压机组成，其特征在于所述测试端板为两端厚、中间薄的“凹，，形结构，包括测试下端板和测试上端板，测试下端板为正“凹”形结构，对应的测试上端板为倒“凹”形结构；测试下端板(9)的四个角的位置设有与被测双极板(10)上的定位孔(22、2；3)对应的测试下端板定位孔(1 ；测试上端板(8)的一端设有与被测双极板(10)水腔进口(16、19) 连通的测试上端板进气孔(12)，测试上端板(8)的另一端设有与被测双极板(10)水腔出口(17、20)连通的测试端板出气孔(13)，测试端板出气孔端连接截止阀(11)，测试上端板 (8)的四个角的位置设有与被测双极板(10)上的定位孔(22、2；3)对应的测试上端板定位孔 (14)；测试上端板定位孔(14)、测试下端板定位孔(1 和被测双极板定位孔(22、2；3)都是通孔，定位销贯通定位孔；测试上端板进气孔(1 通过管路与减压阀C3)连接，减压阀(3) 通过管路与气源连接，压力表(4)连接在测试上端板进气孔(1 与减压阀C3)连接的管路上；测试端板夹持被测双极板(10)，置于压机的上模(6)和下模(7)之间。
2.根据权利要求1所述的燃料电池双极板水腔密封强度的检测装置，其特征在于所述测试上端板定位孔(14)、测试下端板定位孔(1 的孔径与被测双极板定位孔(22、23)的孔径相同。
3.根据权利要求1所述的燃料电池双极板水腔密封强度的检测装置，其特征在于所述测试上端板的进气孔(12)和出气孔(13)的直径为5 10mm。
4.根据权利要求1所述的燃料电池双极板水腔密封强度的检测装置，其特征在于所述压力表(4)是精密压力表，压力表精度为0. 002MPa。
5.根据权利要求1所述的燃料电池双极板水腔密封强度的检测装置，其特征在于所述压机由旋转手柄和上下模组成；上下模大小不一，下模为一固定不动的大平面，上模为左右两端相互对称的小平面，通过旋转手柄使上模向下移动给测试端板两端施力。
6.根据权利要求1所述的燃料电池双极板水腔密封强度的检测装置，其特征在于所述气源为高压气瓶(1)，测试气体为空气或氮气。
7.如权利要求1所述的燃料电池双极板水腔密封强度的检测装置的测试方法，其特征在于所述方法包括以下步骤a、阴、阳极单极板按照规定的粘结标准或激光焊接流程进行连接，室温放置于平整、光洁的地方使其性能得到稳定。b、将连接稳定后的双极板(10)粘水腔密封胶线后置于测试下端板(9)上，通过定位孔和定位销定位，其上放置测试上端板(8)，也通过定位孔和定位销定位；C、将步骤b组装好的被测试组件置于压机的上模(6)和下模(7)之间，旋转压机旋转手柄( 调节施加的压力大小，实现对被测试组件的可靠密封；d、关闭测试上端板出气口(13)端的截止阀(11)，打开气源并调节减压阀(3)至压力稳定，并保压2 5min，同时观察管路中的压力表0)，若压力表(4)在该保压期间无变化则说明被测双极板(10)水腔密封强度大于该测试压力；e、调节减压阀(3)，提高测试压力，待压力稳定后继续保压2 5min，同时继续观察管路中的压力表G)，若压力表(4)在该保压期间依然无变化则说明双极板水腔密封强度仍然大于该测试压力；f、重复步骤e，直至测试压力提高到某数值并在该数值保压期间，压力表指数突然下降，则此时的压力判定为双极板水腔的密封强度。
全文摘要
本发明涉及一种燃料电池双极板水腔密封强度的检测装置及检测方法，装置包括气源、气体流通管路、减压阀、压力表、测试端板和压机；测试上、下端板上设有与被测双极板定位孔对应的测试端板定位孔，定位销贯通定位孔；测试上端板上还设有与被测双极板水腔进出口连通的测试端板进出气孔，出气孔端连接截止阀，进气孔通过管路与减压阀和气源连接，压力表连接在进气孔与减压阀之间；测试端板夹持被测双极板，置于压机的上模和下模之间。测试方法为不断增加通入被测组件的测试气体压力直至管路中压力表指数下降，则此时的压力判定为双极板水腔的密封强度。该方法操作简单，并且能真实反映双极板水腔的密封强度，因此其测试结果真实、有效、准确。
文档编号G01N3/12GK102507105SQ20111035350
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月9日 优先权日2011年11月9日
发明者付宇, 侯中军, 徐乃涛, 明平文, 王红梅, 窦永香 申请人:新源动力股份有限公司