膜电极串漏点检测装置及检测方法与流程

本发明属于燃料电池，尤其是涉及一种膜电极串漏点检测装置及检测方法。

背景技术：

1、质子交换膜燃料电池(pemfc)因其在使用过程中具有绿色无污染的环境友好特性，使其在交通运输、电力等领域具有巨大的应用潜力。膜电极作为燃料电池的核心部件，是决定燃料电池性能的关键。燃料电池正常运行时，质子交换膜主要起到传导质子和阻隔燃料氢气和氧化剂空气的作用，然而燃料电池在长期运行或异常情况下，质子交换膜会发生化学衰减及机械损伤，造成膜电极穿孔漏点，氢气和氧气直接接触，在催化剂的作用下直接发生剧烈的化学反应，同时放出热量，产生局部热点，继续加速膜电极衰退，最终造成电池输出性能下降，甚至串漏达到临界值时有发生爆炸的安全隐患。

2、现有膜电极漏点检测技术中主要有以下几种：在阴极腔体通入氧化剂，阳极腔体中通入燃料气体，开路状态下，如果膜电极中存在漏点，阳极的燃料气体会穿过质子膜直接进入到阴极腔体中，并形成混合电势，导致单电池开路电压下降。通过提高燃料气体的压力，使阴阳极腔体形成一定的压差，促使阳极更多的燃料气体进入到阴极腔体中，然后通过开路电压的下降情况快速判断串漏单片，但该方法需要进行装堆，操作复杂，且气体出口部分气体排出较快，难以识别部分串漏膜电极单片。其次是红外线仪检测方法，通过膜电极泄漏的氢气直接在催化剂作用下发生反应，并产生反应热来定位泄漏点位置的装置，该方法可定位泄漏点的位置，但需要辅助复杂的仪器设备。还有采用压差检测方法测试膜电极串漏，这种方法一般在膜电极一侧施加带压气体，另一侧使用较小压力或者维持一定真空度，在这种配置下，膜电极两侧形成一定压力差，高压气体在压差作用下会穿过膜电极串漏点，形成一定的气流量，以此判断膜电极是否完好，但是这种方法无法准确识别出膜电极串漏点的具体位置。这种方法可以作为膜电极出厂气密检筛选方式，但是不能准确识别出失效膜电极的串漏点，无法为膜电极失效模式分析提供有效手段。

3、现有技术存在不能快速准确检测出膜电极ccm失效串漏点的问题，且在检测中存在对膜电极的损伤。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种膜电极串漏点检测装置及检测方法，至少部分的解决现有技术中存在的不能快速准确检测出膜电极ccm失效串漏点的问题。

2、第一方面，本公开实施例提供了一种膜电极串漏点检测装置，包括：观测板、显色纸、碳纸、钛毡、多孔底板、可充压水仓、密封及紧固装置；

3、所述观测板、显色纸、碳纸、钛毡和多孔底板依次叠加在一起，所述密封及紧固装置将观测板和多孔底板固定；所述多孔底板的一面设置钛毡，所述多孔底板的另一面设置在可充压水仓上。

4、可选的，所述观测板采用透明质材料制成，所述观测板与显色纸接触的一面为粗糙面。

5、可选的，所述显色纸为遇水显色型纸张。

6、可选的，所述显色纸包括水敏纸或水写纸。

7、可选的，所述多孔底板包括多孔区和无孔区，所述多孔区的面积与钛毡的面积相同。

8、可选的，所述无孔区设有密封圈。

9、可选的，紧固装置为紧固螺栓。

10、可选的，还包括支撑底座、水泵和水压阀；

11、所述可充压水仓设置在支撑底座上，所述水泵通过管道与可充压水仓连通，所述水压阀设置在水泵与可充压水仓之间的管道上。

12、第二方面，本公开实施例还提供了一种膜电极串漏点检测方法，使用第一方面任一所述的装置，将钛毡、碳纸、待测物、显色纸依次放置于多孔板上方，通过紧固装置进行紧固，并通过紧固装置调节压紧力，确保待测物和水敏纸紧固后保持平整，向可充压水仓通入去离子水，待水仓可充压水仓充满去离子水后，调节可充压水仓内的水压至设定值，通过上观测板观察显色纸的变色位置，记录变色位置为膜电极串漏点。

13、可选的，所述待测物包括，阴极催化层、阳极催化层和质子交换膜的三合一结构；

14、以及阴极催化层、阳极催化层、质子交换膜和双侧边框的五合一结构。

15、本发明提供的膜电极串漏点检测装置及检测方法，其中该膜电极串漏点检测装置，通过显色纸可以检测串漏点，从而达到快速准确检测出膜电极ccm失效串漏点的目的。

16、检测装置不需要抽真空或在两侧施加不同压力，而仅在一侧施加一定水压，且两侧使用平板进行夹紧，避免了对膜电极两侧较大压差下可能造成的二次机械损伤。无需进行装堆，操作简便，无需红外成像等复杂装置，且能够对膜电极的串漏点进行快速识别。

技术特征：

1.一种膜电极串漏点检测装置，其特征在于，包括：观测板、显色纸、碳纸、钛毡、多孔底板、可充压水仓、密封及紧固装置；

2.根据权利要求1所述的膜电极串漏点检测装置，其特征在于，所述观测板采用透明质材料制成，所述观测板与显色纸接触的一面为粗糙面。

3.根据权利要求1所述的膜电极串漏点检测装置，其特征在于，所述显色纸为遇水显色型纸张。

4.根据权利要求3所述的膜电极串漏点检测装置，其特征在于，所述显色纸包括水敏纸或水写纸。

5.根据权利要求1所述的膜电极串漏点检测装置，其特征在于，所述多孔底板包括多孔区和无孔区，所述多孔区的面积与钛毡的面积相同。

6.根据权利要求5所述的膜电极串漏点检测装置，其特征在于，所述无孔区设有密封圈。

7.根据权利要求1所述的膜电极串漏点检测装置，其特征在于，紧固装置为紧固螺栓。

8.根据权利要求1所述的膜电极串漏点检测装置，其特征在于，还包括支撑底座、水泵和水压阀；

9.一种膜电极串漏点检测方法，使用权利要求1至8任一所述的装置，其特征在于，将钛毡、碳纸、待测物、显色纸及观测板依次放置于多孔板上方，通过紧固装置进行紧固，并通过紧固装置调节压紧力，确保待测物和水敏纸紧固后保持平整，向可充压水仓通入去离子水，待可充压水仓充满去离子水后，调节可充压水仓内的水压至设定值，通过上观测板观察显色纸的变色位置，记录变色位置为膜电极串漏点。

10.根据权利要求9所述的膜电极串漏点检测方法，其特征在于，所述待测物包括，阴极催化层、阳极催化层和质子交换膜的三合一结构；

技术总结
本发明提供了一种膜电极串漏点检测装置及检测方法。其中，膜电极串漏点检测装置，包括：观测板、显色纸、碳纸、钛毡、多孔底板、可充压水仓、密封及紧固装置；所述观测板、显色纸、碳纸、钛毡和多孔底板依次叠加在一起，密封及紧固装置将观测板和多孔底板固定；所述多孔底板的一面设置钛毡，所述多孔底板的另一面设置在可充压水仓上。达到快速准确检测出膜电极CCM失效串漏点的目的。

技术研发人员：王义忠,黄海鹏,胥巍巍,徐云飞,周宝
受保护的技术使用者：北京亿华通科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16