一种电池边框密封结构的干湿循环测试系统和方法

本发明涉及干湿循环测试系统，具体涉及一种电池边框密封结构的干湿循环测试系统和方法。

背景技术：

1、质子交换膜燃料电池中一般需要将边框结构与质子交换膜进行粘接，边框在保护支撑质子交换膜不被过压的同时，还可以阻断膜电极两侧的气体互串，防止氢氧直接接触发生爆炸。质子交换膜燃料电池一般工作温度为80℃，随着工作环境改变，阴阳极通入的气体湿度可能产生较大变化，继而引发质子交换膜发生吸水或脱水造成膨胀收缩，其中长期工作产生的机械应力会对膜电极密封结构产生疲劳破坏。因此，质子交换膜燃料电池中的边框、粘结剂等密封结构需要在干湿交替的苛刻环境中仍然需要保持优异的耐久性能，在高周期数的循环冲击后仍然保证其有一定的粘结强度、气密性；同时在燃料电池特定环境下需要建立一套方法对质子交换膜燃料电池中mea的密封结构进行快速评估。

2、现有专利cn111948547a披露了一种质子交换膜氢燃料电池干湿循环测试装置，该装置包括质子交换膜氢燃料电池、气体储存装置、气路控制装置、气体加湿装置，可以实现气体流量、湿度、温度、背压和干湿气体持续时间的控制，但是不能实现高效迅速的干湿切换，未对燃料电池边框结构的密封性建立完善的测试方法。

技术实现思路

1、本发明是为了解决上述问题而进行的，本发明的目的在于提供一种电池边框密封结构的干湿循环测试系统和方法。

2、本发明提供了一种电池边框密封结构的干湿循环测试系统，通过控制单电池或电堆的气体的温度和相对湿度完成对单电池或电堆的膜电极的干湿循环测试，膜电极具有阳极和阴极，具有这样的特征，包括：空压机、阳极单元以及阴极单元，其中，空压机用于压缩外部环境中的空气，阳极单元用于连接空压机和阳极，阴极单元用于连接空压机和阴极，阳极单元和阴极单元均包含一条干气路、一条湿气路、电磁阀、安全阀、压力传感器、湿度传感器、温度传感器以及连接管路，干气路和湿气路的一端均连接在空压机上，另一端通过电磁阀相连接，干气路用于对气体进行加热，湿气路用于对气体进行加热和加湿，电磁阀用于控制干气路和湿气路的开闭，电磁阀通过连接管路与对应的阳极或阴极连接，压力传感器用于采集连接管路中的压力数据，湿度传感器用于采集连接管路中的湿度数据，温度传感器用于采集连接管路中的温度数据，气体在通入阳极和/或阴极后排向外部环境。

3、在本发明提供的电池边框密封结构的干湿循环测试系统中，还可以具有这样的特征：其中，干气路包含第一减压阀和第一压力传感器，第一减压阀的一端与空压机连接，另一端与电磁阀连接，第一减压阀用于降低进口压力并维持稳定的出口压力，第一压力传感器设置在第一减压阀和电磁阀之间，用于采集从第一减压阀流向电磁阀的气体的压力数据。

4、在本发明提供的电池边框密封结构的干湿循环测试系统中，还可以具有这样的特征：其中，湿气路包含第二减压阀、第二压力传感器以及加湿罐，第二减压阀的一端与空压机连接，另一端与电磁阀连接，第二减压阀用于降低进口压力并维持稳定的出口压力，第二压力传感器设置在第二减压阀和电磁阀之间，用于采集从第二减压阀流向电磁阀的气体的压力数据，加湿罐连接在第二压力传感器和电磁阀之间，加湿罐用于对从第二减压阀流向电磁阀的气体进行加湿。

5、在本发明提供的电池边框密封结构的干湿循环测试系统中，还可以具有这样的特征：其中，干气路和湿气路中均设置有伴热带，伴热带用于加热对应的干气路或湿气路的管路中的气体。

6、在本发明提供的电池边框密封结构的干湿循环测试系统中，还可以具有这样的特征：其中，阳极单元和阴极单元均还包含背压阀，背压阀设置在对应的连接管路的末端，并位于温度传感器和膜电极之间，用于调节气体背压。

7、在本发明提供的电池边框密封结构的干湿循环测试系统中，还可以具有这样的特征：其中，压力传感器型号mik-p300g，测试范围0～0.6bar，温度传感器型号pt100，测试范围-200～200℃，湿度传感器型号hmm100，温度范围-70～80℃，湿度范围0～100％rh，减压阀型号aw20n02bg，0～0.8bar。

8、本发明还提供了电池边框密封结构的干湿循环测试系统中的一种检测方法，用于采用电池边框密封结构的干湿循环测试系统来控制单电池或电堆的气体的温度和相对湿度，从而完成对单电池或电堆的膜电极的干湿循环测试，包括以下步骤，空气经空压机压缩后分为两路，一路经阳极单元后，流向电堆的阳极，然后向外排出，另一路经阴极单元后，流向电堆的阴极，然后向外排出，其中，流向阳极单元或阴极单元的空气又分成两路，一路流经干气路，另一路流经湿气路，两路合并后经连接管路流向对应的阳极或阴极，根据压力传感器、湿度传感器以及温度传感器对干气路以及湿气路中的空气的压力、湿度以及温度进行调节，从而实现对电堆的膜电极的干湿循环测试。

9、发明的作用与效果

10、根据本发明电池边框密封结构的干湿循环测试系统，因为电池边框密封结构的干湿循环测试系统有空压机、阳极单元以及阴极单元。其中，空压机能够压缩环境中的空气，阳极单元能够连接空压机和阳极，阴极单元能够连接空压机和阴极，阳极单元和阴极单元均包含一条干气路、一条湿气路、电磁阀、安全阀、压力传感器、湿度传感器以及温度传感器，干气路和湿气路的一端均连接在空压机上，另一端通过电磁阀相连接，干气路能够对气体进行加热，湿气路能够对气体进行加热和加湿，电磁阀能够控制干气路和湿气路的开闭，电磁阀通过连接管路与对应的阳极或阴极连接，压力传感器能够采集连接管路中的压力数据，湿度传感器能够采集连接管路中的湿度数据，温度传感器能够采集连接管路中的温度数据，气体在通入阳极和/或阴极后排向外部环境。所以，电池边框密封结构的干湿循环测试系统可以高效自动的实现干湿循环切换。

技术特征：

1.一种电池边框密封结构的干湿循环测试系统，通过控制单电池或电堆的气体的温度和相对湿度完成对所述单电池或所述电堆的膜电极的干湿循环测试，所述膜电极具有阳极和阴极，特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电池边框密封结构的干湿循环测试系统，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的电池边框密封结构的干湿循环测试系统，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的电池边框密封结构的干湿循环测试系统，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的电池边框密封结构的干湿循环测试系统，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的电池边框密封结构的干湿循环测试系统，其特征在于：

7.一种检测方法，用于使用权利要求1-6中任意一项所述的电池边框密封结构的干湿循环测试系统来控制所述单电池或所述电堆的气体的温度和相对湿度，从而完成对所述单电池或所述电堆的膜电极的干湿循环测试，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明提供了一种电池边框密封结构的干湿循环测试系统，通过控制单电池或电堆的气体的温度和相对湿度完成对单电池或电堆的膜电极的干湿循环测试，膜电极具有阳极和阴极，具有这样的特征，包括：空压机、阳极单元以及阴极单元，其中，空压机用于压缩外部环境中的空气，阳极单元用于连接空压机和阳极，阴极单元用于连接空压机和阴极，阳极单元和阴极单元均包含一条干气路、一条湿气路、电磁阀、安全阀、压力传感器、湿度传感器、温度传感器以及连接管路，干气路和湿气路的一端均连接在空压机上，另一端通过电磁阀相连接，干气路用于对气体进行加热，湿气路用于对气体进行加热和加湿，电磁阀用于控制干气路和湿气路的开闭，电磁阀通过连接管路与对应的阳极或阴极连接，压力传感器用于采集连接管路中的压力数据，湿度传感器用于采集连接管路中的湿度数据，温度传感器用于采集连接管路中的温度数据，气体在通入阳极和/或阴极后排向外部环境。

技术研发人员：肖强凤,董帆,杨代军
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15