一种燃料电池膜电极的测试检漏装置及应用的制作方法

本发明设计一种检测装置，具体涉及一种燃料电池膜电极的测试检漏装置。

背景技术：

随着全球资源的紧张以及人们对环保要求的逐渐提高，使得燃料电池技术的研发日益成熟，工业化进程日益加深，因此对于燃料电池各零部件的测试检测方法及装置收到各研究机构的重视。

燃料电池膜电极是燃料电池在工作过程中将化学能转换为电能的核心场所，是燃料电池的首要核心部件，其英文缩写为mea。对于传统mea而言由五部分组成，分别为阳极、阳极保护层、质子交换层、阴极保护层和阴极。五部分通过热压等方式结合到一起形成膜电极组件。阳极通氢气、阴极通氧气气或者空气，两种气体由质子交换膜隔开。工作时，阳极氢气失去电子形成氢离子通过质子交换膜到阴极与氧气反应生成水。所以，一片合格的膜电极应该具备两种功能，第一，隔绝阳极的氢气和阴极的氧气；第二，通过阳极产生的氢离子。如果膜电极存在漏孔等情况，则阴阳极气体将会混合，不仅电极放电性能差，甚至可能发生爆炸危险。因此，检测膜电极是否漏氢或者漏气是判断膜电极是否合格的重要标准。

由于燃料电池膜电极的特殊性，传统检漏装置均不能应用。对于大多数研究机构，膜电极只能在装电堆之后进行检漏测试，操作繁琐，如有膜电极泄露，需要更换电极重新装堆，十分浪费时间。上海神力的真空检漏装置以及汉能科技的检漏装置均使用压差法进行检漏，即通过在阴阳极两端施加不同压力进行检漏，对膜电极有一定破坏作用，不利于保护膜电极。此外，使用空气进行检测可靠性差，操作较繁琐。

因此，设计一款可靠、快速的且没有负面作用的膜电极测试检漏装置成为必要。

技术实现要素：

本发明的目的是设计一种可靠的、快速的、无负面作用的燃料电池膜电极测试检漏装置。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种燃料电池膜电极的测试检漏装置包括：包括上腔体、下腔体。所述上腔体为一下端面为平面的块体，于块体的下端面上设有凹槽；于凹槽的侧壁面和/或底面上设有二个通孔，分别作为氮气进口和出气检测口；所述下腔体为一上端面为平面的块体，于块体的上端面上设有蛇形流场；于蛇形流场的二端分别开设有通孔，分别作为流场的氢气进口与氢气出口；于流场四周边缘的下腔体上端面上设有环形密封凹槽，环形密封凹槽内设环形密封胶圈；下腔体置于上腔体下方，流场与凹槽相对设置；待测膜电极置于下腔体上端面和上腔体下端面之间，流场与凹槽分别处于膜电极的上方和下方，于上腔体上施加向下的压力和/或于下腔体上施加向上的压力，下腔体上的下密封圈将膜电极的四周边缘密封抵接于上腔体的下端面上。

所述氮气进口通过管路与氮气气源相连，氢气进气口通过管路与氢气气源相连；于出气检测口设有氢气报警器或氢气检测器，氢气出气口与大气相连。

所述上腔体的下端面上设有环形密封凹槽，环形密封凹槽内设环形密封胶圈；下腔上的环形密封胶圈与上腔体上的环形密封胶圈相对设置，于上腔体上施加向下的压力和/或于下腔体上施加向上的压力时，膜电极的四周边缘通过其上下两侧对称的环形密封胶圈密封。

所述下腔体置于一固定架上，于固定架上下腔体的四周均布有导向柱，上腔体固定于一固定板下方，于固定板上设有与导向柱相对应的导向通孔，导向柱穿套于导向通孔内，固定板可沿导向柱上下移动，于固定板上方设有丝杠，固定板与丝杠球铰连接，丝杠上穿套有固定于固定架上的螺母，所述上腔体和下腔体通过丝杠进行快速夹紧，对膜电极进行密封。

所述上腔体凹槽下开口端、蛇形流场区域均与膜电极上的阴极和阳极形状和尺寸相同，蛇形流场可以均布氢气于膜电极表面。

利用所述发明装置，将待检燃料电池膜电极放入到下腔体上端面，膜电极阳极与蛇形流场相对应，通过丝杠滑块对上下腔体进行快速加紧密封。密封好后，首先将氢气报警器放置在上腔体检测口，将上腔体通入氮气，待气体充满腔体后，下腔体通入氢气，检测5～10s，如果氢气报警器不报警，则证明膜电极密封良好，为合格品，否则，膜电极漏气，为不合格品。

附图内容

图1为发明的组装图。

图2为下腔体结构示意图。

图3为上腔体结构示意图。

其中：1上腔体；2下腔体；3加载装置；4氮气进口；5出气检测口；6氢气进口；7氢气出口；8上腔体环形密封圈；9下腔体环形密封圈；10导柱；11蛇形流场；12氢气进气口；13氢气出气口；14下腔体密封槽；15上腔体密封槽；16凹槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

参照图1-3，本发明提供一种燃料电池膜电极的测试检漏装置，包括上腔体1和下腔体2以及加载装置3，所述的下腔体2上设有使氢气分布均匀的蛇形流场11、氢气进口6以及氢气进口7；所述蛇形流场11上设有氢气进气孔12，氢气出气孔13；所述上腔体设有氮气进口4和检测口5。所述上腔体1和下腔体2均设有密封槽14、15。所述上腔体1和下腔体2由密封圈8、9进行密封，由导柱10进行定位导向；所述上腔体1和下腔体2通过丝杠滑块进行快速加紧。

检测时，将待检测膜电极置于下腔体2上，通过转动丝杠3使上腔体1进行下降，与下腔体2压紧后，膜电极密封。

密封后首先在检测口放置氢气报警器，然后打开氮气进气阀门，从氮气进气口4输送氮气，待氮气充满上腔体1后，打开氢气进气阀门，从氢气进气口6输送氢气，等待5-10s后，若氢气报警器不报警，说明膜电极密封良好，合格，否则膜电极阴阳极漏气，膜电极不合格。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种燃料电池膜电极的测试检漏装置，包括上腔体、下腔体，下腔体与燃料电池接触部分的流道，以及加载装置。所述下腔体进气口流入氢气，所述上腔体进气口流入氮气，检测口使用氢气报警器进行检测，如果膜电极有泄露，则氢气报警器报警，该膜电极为不合格。所述检测装置安全可靠，可以在不损坏电极的情况下准确的判断膜电极是否泄露。

技术研发人员：王素力;陈曦;孙公权
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：2017.12.15
技术公布日：2019.06.25