一种用于燃料电池单电池测试的夹装装置的制作方法

本实用新型属于燃料电池单电池测试技术领域，具体涉及一种用于燃料电池单电池测试的夹装装置。

背景技术：

质子交换膜燃料电池，是一种不经卡诺循环，利用燃料(氢气)与氧化剂(一般采用空气)的电化学反应，将化学能直接转化为电能的发电装置，其中膜电极组件(MEA)是质子交换膜燃料电池的核心组件。在测试燃料电池发电性能的过程中，组装力的大小直接会影响到质子交换膜层、催化层、气体扩散层(一般采用炭纸)、双极板(一般采用石墨或金属材料)、集流板以及端板之间的欧姆电阻。过小的组装压力对于降低欧姆极化不利，过大的组装压力又可能造成性质较脆的炭纸的破坏性损伤或嵌入气体流道、气体传输孔隙率下降、石墨双极板板碎裂及水淹等各种问题。因此，测试所需的夹装装置应尽可能地保证夹装力度均匀、并且可控。

然而，现有的夹装装置主要通过单纯的器械方法将其锁紧。要达到前述要求，其对机械加工精度的要求就非常高，加工不易，而且各零部件组装匹配精度、使用过程中的材料变形、移位等也会造成锁紧时达不到燃料电池夹具所需要的平行度与平面度。从而造成受力不均和不可控，最终影响单电池测试数据的准确性和可信度。如欧洲专利GB2520564A中所述，可解决单电池测试时受力不均匀的问题，但其操作过于繁琐；如专利CN201620447568.2中所述，可解决传统夹具多螺杆固定所带来的繁琐，但其采用的方式为螺杆拧紧方式，考虑其加工精度和长时间使用的螺纹磨损、材料形变、环境温度变化等因素，这势必会造成锁紧力度的不均匀，夹装力度的误差和可重复性减小，从而影响燃料电池单电池测试的准确性。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了解决上述问题而提供一种简单、快速、重复性高、精度高且可实现组装受力自平衡的用于燃料电池单电池测试的夹装装置。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种用于燃料电池单电池测试的夹装装置，包括底板、安装在底板上的装置外框、安装于装置外框内的夹具组件以及驱动夹具组件的气缸，所述的夹具组件与气缸之间设有气囊，所述的夹具组件包括两块用于装夹单电池的环氧板以及两根定位的绝缘定位杆，所述的绝缘定位杆穿过环氧板。

所述的气囊包括充气部分以及充气部分两端的固定部分，所述的充气部分由高弹性材料制得，所述的固定部分为金属。

所述的装置外框是由上下两块金属连接板、金属前端固定板和金属后端固定板组成的框架结构。

所述的金属前端固定板与夹具的一块环氧板连接，夹具的另一块环氧板外端连接金属圆盘，所述的金属圆盘与气囊连接，气囊与气缸的活塞杆连接，气缸与装置外框的金属后端固定板连接。

所述的前端固定板与环氧板通过沉头螺钉固定，所述的环氧板与金属圆盘、金属圆盘与气囊以及气囊与气缸的活塞杆之间均通过螺钉连接，所述的气缸与金属后端固定板通过螺栓固定。

本装置在使用时，先将环氧板与金属前端固定板紧固在一起，然后放入前端导电片、单电池、后端导电片和环氧板，并通过绝缘定位杆定位，环氧板已与金属圆盘、气囊以及气缸连接好，打开气缸通气，压紧即可，压紧后连接负载，即可测试单电池的性能。

与现有技术相比，本实用新型提供的夹装装置夹装力度均匀、可控，可实现组装受力自平衡，并且使用简单快速，具体为：

(1)采用气动压紧方式代替人工锁紧螺栓、手拧杆等单纯的器械方式，能够精确控制锁紧力度，并且使用简单省时，效率提高；

(2)设置气囊缓冲，具有自平衡特性，采用气囊作为压头，即便单电池夹具在装夹过程中由于误差造成两块环氧板端板组装不平行，气囊压头也能通过自平衡使两块环氧板端板调整到平行状态，使燃料电池单电池受力均匀；

(3)通过采用气囊压头配合气缸的压紧设计，能够精准控制燃料电池单电池夹具的压紧力度和力度的均匀性，传统的人工锁紧螺栓、手拧杆等方式并不能精准压紧力度，由于机械加工精度的限制，很难保证夹具端板的平行度，而且各零部件组装匹配度、使用过程中的材料变形、移位等也会造成锁紧时达不到燃料电池夹具所需要的平行度与平面度，从而造成受力不均和不可控，本设计很好的解决了这些问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型夹具组件的结构示意图；

图3为本实用新型夹具组件使用状态示意图；

图中：1-装置外框；2-夹具组件；21-环氧板；22-绝缘定位杆；3-金属圆盘；4-气囊；5-气缸活塞杆；6-气缸；7-底板；a-后端导电片；b-单电池；c-前端导电片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例1

一种用于燃料电池单电池测试的夹装装置，如图1所示，包括底板7、安装在底板7上的装置外框1、安装于装置外框1内的夹具组件2以及驱动夹具组件2的气缸6，夹具组件2与气缸6之间设有气囊4，如图2所示，夹具组件2包括两块用于装夹单电池的环氧板21以及两根定位的绝缘定位杆22，绝缘定位杆22穿过环氧板21的中间，气囊4包括充气部分以及充气部分两端的固定部分，充气部分由高弹性材料制得(如橡胶或尼龙66)，固定部分为金属。

装置外框1是由上下两块金属连接板、金属前端固定板和金属后端固定板组成的框架结构，金属前端固定板与夹具的一块环氧板21连接，夹具的另一块环氧板21外端连接金属圆盘3，金属圆盘3与气囊4连接，气囊4与气缸活塞杆5连接，气缸6与装置外框1的金属后端固定板连接，具体为，前端固定板与环氧板21通过4颗沉头螺钉固定，环氧板21与金属圆盘3、金属圆盘3与气囊4以及气囊4与气缸的活塞杆之间均通过螺钉连接，气缸6与金属后端固定板通过4根螺栓固定。

使用时，先将环氧板21与金属前端固定板紧固在一起，然后放入前端导电片c、单电池b、后端导电片a和环氧板21，并通过绝缘定位杆22定位，环氧板21已与金属圆盘3、气囊4以及气缸连接好，打开气缸6通气，压紧即可，压紧后连接负载，即可测试单电池的性能。