氢燃料电池双极板密封试验设备的制作方法

本发明涉及一种氢燃料电池双极板密封试验设备。

背景技术：

燃料电池主要部件有双极板以及膜电极，在燃料电池生产过程中，为了保证燃料电池的安全性，需要对双极板进行气密性测试，对双极板的气密性进行检测时，所采用的测试装置复杂且不方便操作。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种结构合理，便于操作的氢燃料电池双极板密封试验设备，能够一次完成电池双极板多道的密封测试，提升工作效率。

实现本发明的技术方案如下

氢燃料电池双极板密封试验设备，包括支架、上模板、下模板、气缸，支架中部具有承载平台，下模板固定装配在承载平台上，气缸装配于支架上方，气缸的伸缩端与上模板连接，气缸带动上模板与下模板合模或分模动作，上模板与下模板之间形成供电池双极板置入的模腔，以及竖直固定在支架上的导杆，所述导杆穿过上模板对上模板的升降动作形成导向；下模板上装配有空气道接口、氢气道接口、冷却液道接口，以及向空气道接口、氢气道接口、冷却液道接口中交替通入测试介质的测试系统。

进一步地，所述上模板由两个气缸驱动升降动作，两个气缸的驱动端分别与上模板进行连接；驱动两个气缸动作的驱动气路包括驱动气源、三联件、第一单向节流阀、第一比例阀、第一压力传感器、三位五通阀、第一调速阀，三联件连接于气源输出端，三联件、第一单向节流阀、第一比例阀、第一压力传感器、三位五通阀依次连接在气源与气缸之间，两个气缸的进气端形成并联在气路中，两个气缸的回气端并接后串接上述的第一调速阀。

进一步地，所述测试系统包括测试气源、第二单向节流阀、第二比例阀、第二压力传感器、第二调速阀、气动截止阀、气体流量计、截止阀b、截止阀c、截止阀d、截止阀e、截止阀f；第二单向节流阀、第二比例阀、第二压力传感器、第二调速阀、气动截止阀依次连接在测试气源与流量计之间，截止阀c与流量计并接后分别连接截止阀b、截止阀d、截止阀e、截止阀f；所述截止阀d与空气道接口连接，截止阀e与氢气道接口连接，截止阀f与冷却液道接口连接。

进一步地，所述测试系统的测试气压0—1.0mpa。

进一步地，所述第二压力传感器为0—1.6mpa，精度0.5％fs的气压传感器。

进一步地，所述气体流量计采用alicat的质量流量计，量程范围：0.000—1.000sccm。

采用了上述技术方案，只要将待测电池双极板放置到下模板中，使电池双极板上的空气道接口与双极板中的空气道形成连通，氢气道接口与双极板中的氢气道形成连通，冷却液道接口与双极板的冷却液道形成连通；通过气缸驱使上模板下行，与下模板形成合模，以将双极板限定在上下模板之间的模腔中；测试系统向三个道中分别交替通入气体进行密封性测试，测试完成后，气缸带动上模板上行，使上模板与下模板进行分模，将已测双极板取出即可，一次单片电池双极板测试时间小于150秒(含上下料时间)。

附图说明

图1为本发明的正面结构示意图；

图2为本发明的侧面结构示意图；

图3为本发明的俯视结构示意图；

图4为本发明中气缸的驱动气路结构示意图；

图5为本发明中测试系统的结构示意图；

图6为本发明的电气控制原理图；

附图中，1为支架，2为上模板，3为下模板，4为气缸，5为承载平台，6为导杆，7为空气道接口，8为氢气道接口，9为冷却液道接口，10为三联件，11为第一单向节流阀，12为第一比例阀，13为第一压力传感器，14为三位五通阀，15为第一调速阀，16为第二单向节流阀，17为第二比例阀，18为第二压力传感器，19为第二调速阀，20为气体流量计，21为导杆座，22为直线轴承，23为上板，24为电池双极板，25为立柱，26为铝合金护罩。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-6所示，氢燃料电池双极板密封试验设备，包括支架1、上模板2、下模板3、气缸4，支架中部具有承载平台5，下模板固定装配在承载平台上，气缸装配于支架上方，气缸的伸缩端与上模板连接，气缸带动上模板与下模板合模或分模动作，上模板与下模板之间形成供电池双极板置入的模腔，以及竖直固定在支架上的导杆6，导杆穿过上模板对上模板的升降动作形成导向；气缸的缸体通过螺钉固定在支架顶部的上板23，气缸朝下布置，呈直上直下的伸缩动作。导杆的上端通过导杆座21固定装配在支架顶部，导杆竖直方向布置，与气缸的驱动轨迹相同；在上模板边缘开有供导杆伸入的导向孔，在导向孔内装配有直线轴承22与导杆形成配合，提高导向精度。上板与支架之间通过四根立柱25固定连接，在支架上方的外边缘装配有铝合金护罩26，将支架上方的部件罩在其中，以进行防护。

下模板上装配有空气道接口7、氢气道接口8、冷却液道接口9，以及向空气道接口、氢气道接口、冷却液道接口中交替通入测试介质的测试系统。在被测电池双极板放置到下模板中后，空气道接口与双极板中的空气道形成连通，氢气道接口与双极板中的氢气道形成连通，冷却液道接口与双极板的冷却液道形成连通；通过气缸驱使上模板下行，与下模板形成合模，以将双极板限定在上下模板之间的模腔中，已待测试。

上模板由两个气缸驱动升降动作，两个气缸的驱动端分别与上模板进行连接；驱动两个气缸动作的驱动气路包括驱动气源、三联件10、第一单向节流阀11、第一比例阀12、第一压力传感器13、三位五通阀14、第一调速阀15，三联件连接于气源输出端，三联件、第一单向节流阀、第一比例阀、第一压力传感器、三位五通阀依次连接在气源与气缸之间，两个气缸的进气端形成并联在气路中，两个气缸的回气端并接后串接上述的第一调速阀。第一比例阀可以控制作用于气缸的气压，从而控制工装对被测件施加的压力。两个气缸共用一个气源进行同步驱动，保证两个气缸升降的同步性及驱动力的一致性，更稳定的带动上模板升降动作。

测试系统包括测试气源、第二单向节流阀16、第二比例阀17、第二压力传感器18、第二调速阀19、气动截止阀a、气体流量计20、截止阀b、截止阀c、截止阀d、截止阀e、截止阀f；第二单向节流阀、第二比例阀、第二压力传感器、第二调速阀、气动截止阀依次连接在测试气源与流量计之间，截止阀c与流量计并接后分别连接截止阀b、截止阀d、截止阀e、截止阀f；所述截止阀d与空气道接口连接，截止阀e与氢气道接口连接，截止阀f与冷却液道接口连接。其中，单向节流阀：控制主管道气体的流速；比例阀：根据用户设置的参数输出规定的试验气压；压力传感器：检测压力信号并传输给plc，用于计算及保护功能；调速阀：限制供气的流量，避免气体流量瞬间过大对后部元件形成冲击；流量计：用于测量泄漏率，是设备重要的传感器；气动截止阀：具有阀芯位置补偿功能，即便长期使用，气密性依然很好，不会干扰试验结果的准确性。为了保证具有较高的测试精度及测试过程中，不对双极板造成损伤，测试系统的测试气压0—1.0mpa；第二压力传感器为0—1.6mpa，精度0.5％fs的气压传感器；气体流量计采用alicat的质量流量计，量程范围：0.000—1.000sccm。

测试的工作原理如下：试验开始时，截止阀a,b,c,d,e,f均为关闭状态，电池双极板24的空气道，氢气道，冷却液道的气压和大气压强相等。通过比例阀调整后的气体通过截止阀a，截止阀c，截止阀d对电池双极板的空气道进行充气，待气压稳定后，关闭截止阀c，此时流量计读出的数据就是空气道的泄漏率，数据与设定值对比就可以判断空气道密封性能是否合格。空气道测试完成后，关闭截止阀a，打开截止阀b,c放气，放气完成后，关闭截止阀b,c,d，至此，完成了一个通道的密封性能检测。按照以上步骤，分别对氢气道和冷却液道进行检漏，三个通道检测密封性能均合格后，将合格品数据记录至系统中。在检测过程中，任意通道密封性能不合格，检测工作即刻停止，被测件判定为密封不合格品，相应测试数据也将记录至系统中，一次完成产品的密封性测试。

试验设备的电气控制系统采用plc及触摸屏来搭建，可靠性好，方便用户通过触摸屏设置试验参数，并且能够存储和上传产品的试验数据，到公司数据库中。安全保护信号包括光栅、急停信号的输入；读码器为读取待测产品上的标识码，对待测产品进行识别。设备的安全保护机构主要有以下几点：双按钮启动功能；光栅保护功能；急停按钮保护功能；当试验机在运行时，光栅或者急停按钮将预定的信号传递给plc，设备的运动部件立即停止。本设备主要功能是对氢能源燃料电池的石墨电池双极板的密封性进行干式检漏，可对石墨电池双极板中氢气回路、空气回路、冷却液回路分别进行密封性能检测。针对不同形状的石墨电池双极板，需要更换相应的工装即可进行检漏检测。本台测试设备需要手动上下料，为避免事故发生，配置有光栅保护，采用双按钮启动方式。根据需方检漏标准，判断石墨电池双极板的密封性能。