专利名称：一种燃料电池双极板平整度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平整度的检测装置及检测方法。
背景技术：
双极板平整度是指其表面高点到低点的距离。双极板特别是全金属双极板成型时往往因为原材料组织不均勻、变形时应力分布不均勻等而产生翘曲等变形。如果双极板翘曲超过了一定范围，将极大地影响电堆组装力的分布，导致凸的地方受力大而凹的地方受力小甚至不受力，严重时甚至能造成膜电极“三合一”组件 (membrane-electrode-assembly，以下简称MEA)击穿以致整个电堆的烧毁。因此，双极板的平整度必须严格控制。目前测试平整度的方法很多，例如二维影像测量仪可将捕捉到的图像在电脑显示器上成像，由操作员在电脑上通过软件快速测量，但是此类方法所需测试仪器非常昂贵，操作复杂且不准确，也不能真实反映双极板在电堆实际组装力下的平整度。公开号为CN 101046369A的发明专利，介绍了一种测试燃料电池双极板表面平整度的装置和方法，其原理为在较小的组装压力下，测试双极板各部位的接触电阻，根据阻值差异反映双极板表面平整度的差异。该方法优点是操作简单、准确性高且成本低廉。 但其缺点是仅能检测有限的几个部位的脊平面的平整度，不能反映整片双极板的平整度； 同时因为测试时组装压力较小，故也不能真实反映双极板在电堆实际组装力下的平整度。
发明内容
本发明即针对以上不足，提供了一种能够检测双极板在电堆实际组装力下的平整度的检测装置及检测方法。本发明采用如下技术方案一种燃料电池双极板平整度检测装置，该检测装置包括控制台、压机和被测组件， 所述被测组件包括上端板、下端板、被测双极板和MEA，所述检测装置还包括复写纸假电极；所述复写纸假电极由复写纸夹持白棒纸组成；优选地，白棒纸与MEA大小相同，复写纸与MEA有效区域大小相同；所述白棒纸的四个角的位置设有与待测双极板上的定位孔相对应的复写纸假电极定位孔；所述MEA的四个角的位置设有与待测双极板上的定位孔相对应的MEA定位孔； 所述复写纸假电极定位孔、双极板定位孔和MEA定位孔均为通孔，定位销贯通定位孔；上端板和下端板夹持被测双极板、MEA和复写纸假电极，置于压机的上模和下模之间。本发明中，优选白棒纸厚度为0. 07 0. 1mm。本发明中，优选复写纸厚度为0. 05 0. 1mm。本发明中，复写纸假电极定位孔、双极板定位孔和MEA定位孔三者同轴，且孔径相同。此外，本发明中，复写纸粘接在白棒纸上的位置与MEA上有效区域的位置相对应。此外，本发明中，上下端板上也设有与被测双极板上的定位孔相对应的端板定位 ？L，以此通过定位销固定被测双极板、MEA和复写纸假电极。采用上述装置检测燃料电池双极板平整度的方法，包括以下步骤a.由两张复写纸夹持一张白棒纸通过固体胶粘接组成复写纸假电极；b.通过定位孔和定位销将第一片被测双极板固定于下端板上，第一片被测双极板上放置一片MEA，通过定位孔和定位销定位；以此形式放置n+1片被测双极板和η片MEA组成第一组合体；在第一组合体的第n+1片被测双极板上放置一片复写纸假电极，通过定位孔和定位销定位；c.另取一片被测双极板置于上一步骤中组装好的复写纸假电极上，通过定位孔和定位销定位，在此被测双极板上放置一片MEA，通过定位孔和定位销定位；以此形式继续放置n+1片被测双极板和η片MEA组成第二组合体，并在第二组合体的第n+1片被测双极板上放置一片复写纸假电极，通过定位孔和定位销定位；d.重复步骤C，至全部被测双极板组装完毕，在最后一片被测双极板上通过定位孔和定位销固定上端板；e.将步骤d组装完成的燃料电池双极板平整度检测组件置于压机的上模和下模之间，按照电堆组装工艺要求对该组件进行加压紧固，直至达到电堆实际组装力，保压至少 Imin ；f.卸除压力后，取出被测组件，拆除上下端板、被测双极板和MEA，取出复写纸假电极，除去复写纸，观察白棒纸上的印痕，根据印痕的长短与清晰度确定双极板的平整度。本发明中，优选1彡η彡10。平整度的判定如印痕连续且清晰度均勻，说明双极板平整度良好，在电堆实际组装力下能与MEA全部接触，达到稳定配合；如印痕连续但清晰度不均勻，即有的地方印痕较深有的较浅，则说明双极板与MEA依然全部接触，但印痕深的地方双极板翘曲，受力较大， 印痕浅的地方双极板凹陷，受力较小；如印痕断断续续，则说明空白无印痕的地方未与MEA 接触，双极板平整度最差，此种情况将严重影响电堆性能，该类双极板不经处理不能进行开电池性能测试。本发明具有以下优点1、成本低廉，测试时仅需额外使用白棒纸与复写纸即可完成平整度检测，而且复写纸可重复利用。2、可真实反映双极板在电堆实际组装力下的平整度，因此测试结果更真实、有效。 双极板在自由状态下(仅受重力不受其他力)检测的平整度数值，受力后结果肯定会改变， 因而不能真实反映实际电堆组装力下的情况，其结果也不能反映双极板平整度对电堆性能的影响。3、平整度检测范围为MEA有效面积大小，因而测试范围更大。
图1复写纸假电极主视图2复写纸假电极俯视图；图3被测双极板示意图；图4MEA示意图；图5实施例的燃料电池双极板平整度检测装置示意图。附图中1、白棒纸；2、复写纸；3、复写纸假电极定位孔；4、双极板定位孔；5、MEA定位孔； 6、下端板；7、被测双极板；8、MEA ；9、复写纸假电极；10、上端板；11、MEA有效区域；12、控制台；13、压机下模；14、压机上模；15、数据线。
具体实施例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。以金属双极板为例，对本发明提供的装置及测试方法做进一步说明。燃料电池双极板平整度检测装置，该检测装置包括控制台12、压机和被测组件，被测组件包括上端板10、下端板6、被测双极板7和MEA8，所述检测装置还包括复写纸假电极 9 ；其中，复写纸假电极9由复写纸2夹持白棒纸1组成(如图1所示)；白棒纸1与 MEA8大小相同，厚度为0. 07 0. Imm ；复写纸2与MEA有效区域11大小相同，厚度为0. 05 0. Imm ；白棒纸1的四个角的位置设有与待测双极板7上的定位孔4相对应的复写纸假电极定位孔3 (如图2所示)；MEA的四个角的位置设有与待测双极板7上的定位孔4相对应的MEA定位孔5 (如图5所示)；所述复写纸假电极定位孔3、双极板定位孔4和MEA定位孔 5均为通孔，定位销贯通定位孔；复写纸假电极定位孔、双极板定位孔和MEA定位孔三者同轴，且孔径相同。本实施例由上端板10和下端板6夹持被测双极板7、MEA8和复写纸假电极9，置于压机的上模14和下模13之间。本实施例中，控制台12通过数据线15连接压机上模14和下模13实现组装力的控制。采用上述测试装置的测试方法如下a、制作复写纸假电极9 如图1所示，由两张复写纸2夹持一张白棒纸1通过固体胶粘接组成复写纸假电极9;粘结胶采用固体胶，如3M公司生产的型号为SP-7533的印刷用水性粘着剂，粘结时，用毛刷粘固体胶，在白棒纸中心位置两面各点3 4下，然后放上复写纸，用力按压即可；本发明采用固体胶为粘结胶，可减少对白棒纸的润湿，同时也利于实验结束后复写纸与白棒纸的分离。b、通过定位孔和定位销将第一片被测双极板固定于下端板上，将第一片被测双极板置于下端板6上，第一片被测双极板上放置一片MEA，通过定位孔和定位销定位；以此形式放置3片被测双极板和2片MEA组成第一组合体；在第一组合体的第3片被测双极板上放置一片复写纸假电极9，通过定位孔和定位销定位；
C、另取一片被测双极板置于上一步骤中组装好的复写纸假电极9上，通过定位孔和定位销定位，在此被测双极板上放置一片MEA，通过定位孔和定位销定位；以此形式继续放置3片被测双极板和2片MEA组成第二组合体，并在第二组合体的第3片被测双极板上放置一片复写纸假电极9，通过定位孔和定位销定位；d.重复步骤C，至全部被测双极板组装完毕，在最后一片被测双极板上通过定位孔和定位销固定上端板10 ；e、将步骤d组装完成的燃料电池双极板平整度检测组件置于压机的上模14和下模13之间，按照电堆组装工艺要求对该组件进行紧固，直至达到电堆实际组装力，保压至少Imin ；本实施例所用金属双极板电堆的实际组装力为20 40KN ；f.卸除压力后，取出被测组件，拆除上下端板、被测双极板和MEA，取出复写纸假电极9，除去复写纸2，观察白棒纸1上的印痕，根据印痕的长短与清晰度确定双极板的平整度。平整度的判定如印痕连续且清晰度均勻，说明双极板平整度良好，在电堆实际组装力下能与MEA全部接触，达到稳定配合；如印痕连续但清晰度不均勻，即有的地方印痕较深有的较浅，则说明双极板与MEA依然全部接触，但印痕深的地方双极板翘曲，受力较大， 印痕浅的地方双极板凹陷，受力较小；如印痕断断续续，则说明空白无印痕的地方未与MEA 接触，双极板平整度最差，此种情况将严重影响电堆性能，该类双极板不经处理不能进行开电池性能测试。
权利要求
1.一种燃料电池双极板平整度检测装置，该检测装置包括控制台(12)、压机和被测组件，所述被测组件包括上端板(10)、下端板(6)、被测双极板(7)和MEA(S)，其特征在于，所述检测装置还包括复写纸假电极(9)；所述复写纸假电极(9)由复写纸(2)夹持白棒纸⑴组成，所述白棒纸⑴与MEA⑶ 大小相同，所述复写纸⑵与MEA有效区域(11)大小相同；所述白棒纸(1)的四个角的位置设有与待测双极板(7)上的定位孔(4)相对应的复写纸假电极定位孔⑶；所述MEA的四个角的位置设有与待测双极板(7)上的定位孔⑷相对应的MEA定位孔(5)；所述复写纸假电极定位孔(3)、双极板定位孔(4)和MEA定位孔(5) 均为通孔，定位销贯通定位孔；上端板(10)和下端板(6)夹持被测双极板(7)、MEA⑶和复写纸假电极(9)，置于压机的上模(14)和下模(13)之间。
2.根据权利要求1所述的燃料电池双极板平整度检测装置，其特征在于，所述白棒纸(1)厚度为0. 07 0. Imm0
3.根据权利要求1所述的燃料电池双极板平整度检测装置，其特征在于，所述复写纸(2)厚度为0. 05 0. 1mm。
4.根据权利要求1所述的燃料电池双极板平整度检测装置，其特征在于，所述复写纸假电极定位孔(3)、双极板定位孔(4)和MEA定位孔(5)三者同轴，且孔径相同。
5.如权利要求1所述的装置的燃料电池双极板平整度检测方法，其特征在于包括以下步骤a.由两张复写纸( 夹持一张白棒纸(1)通过固体胶粘接组成复写纸假电极(9)；b.将第一片被测双极板置于下端板(6)上，第一片被测双极板上放置一片MEA，通过定位孔和定位销定位；以此形式放置n+1片被测双极板和η片MEA组成第一组合体；在第一组合体的第n+1片被测双极板上放置一片复写纸假电极(9)，通过定位孔和定位销定位；c.另取一片被测双极板置于上一步骤中组装好的复写纸假电极(9)上，通过定位孔和定位销定位，在此被测双极板上放置一片MEA，通过定位孔和定位销定位；以此形式继续放置n+1片被测双极板和η片MEA组成第二组合体，并在第二组合体的第n+1片被测双极板上放置一片复写纸假电极(9)，通过定位孔和定位销定位；d.重复步骤c，至全部被测双极板组装完毕，在最后一片被测双极板上固定上端板 (10)；e.将步骤d组装完成的燃料电池双极板平整度检测组件置于压机的上模(14)和下模 (13)之间，按照电堆组装工艺要求对该组件进行加压紧固，直至达到电堆实际组装力，保压至少Imin ；f.卸除压力后，取出被测组件，拆除上下端板、被测双极板和MEA，取出复写纸假电极 (9)，除去复写纸O)，观察白棒纸(1)上的印痕，根据印痕的长短与清晰度确定双极板的平整度。
6.根据权利要求5所述的燃料电池双极板平整度检测方法，其特征在于，I^n^ IO0
全文摘要
一种燃料电池双极板平整度检测装置及检测方法，检测装置包括控制台、压机和被测组件，被测组件包括上端板、下端板、被测双极板和MEA，其特征为检测装置还包括复写纸假电极；复写纸假电极由复写纸夹持白棒纸组成，白棒纸和MEA的四个角的位置均设有与被测双极板上的定位孔相对应的复写纸假电极定位孔。检测方法为上端板和下端板夹持被测双极板、MEA和复写纸假电极，置于压机的上模和下模之间，根据电堆的实际组装力对被测组件进行加压并保压，卸除压力后取出白棒纸，观察白棒纸上的印痕，根据印痕的长短与清晰度确定双极板的平整度。本发明可真实反映双极板在电堆实际组装力下的平整度，因此测试结果更真实、有效。
文档编号G01B5/28GK102494597SQ20111039716
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者付宇, 侯中军, 明平文, 窦永香 申请人:新源动力股份有限公司