燃料电池及其气密性检测方法与流程

1.本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池及其气密性检测方法。


背景技术：

2.高温燃料电池指在高温条件下能够运行的燃料电池，例如在600-1000℃运行的固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell，简称“sofc”)，高温下燃料电池的电堆的气密性不仅与低温下有差别，还对电堆的输出性能有很大的影响。
3.但是高温下燃料电池的电堆的气密性的检测非常困难。首先，必须保证高温下阳极必须是非氧化性气氛；否则，阳极会被氧化，造成局部的热应力，引发阳极结构变化，影响电堆的输出性能，甚至造成电池片破裂，导致电堆内漏。再者，高温下电堆对于压力和压差非常敏感，因此高温下电堆的气密性检测需要对阳极气体和电堆压力制定控制策略。根据不同电堆的承压性能，一般要求阳极进口和阴极进口的压差、阳极进口和阳极出口的压差以及阴极进口和阴极出口的压差在某个压力值以下，例如10kpa,过高的压力或压差会对电池片及密封材料产生影响，可能会导致电池片破裂，引发电堆的内漏或外漏。
4.现有技术中的燃料电池及其气密性检测方法，往往没有说明是否能在高温下使用。在其不具有适于高温的阳极气体供给控制策略和压差控制策略的前提下，其应不适用于高温检测环境。另外，尽管现有技术中的燃料电池及其气密性检测方法能够通过一次安装，完成所有气密性检测，中途无需拆卸调整接口，并且有些可以检测各腔体的外漏和腔体间的内窜。但是，其不能实现在线检测，即在燃料电池运行过程中停止燃料电池的运行，进行气密性测试，然后继续燃料电池的运行，无需经历升温、降温过程。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术中的问题，本技术提出了一种燃料电池及其气密性检测方法。该燃料电池的阳极进口能够与气密性检测气体的气源连通，从而保证高温下阳极处于非氧化性气氛环境中，避免阳极氧化、局部热应力，避免阳极结构变化，避免影响电堆的输出性能，避免造成电池片破裂，以避免电堆内漏，从而在高温下检测待测燃料电池电堆的气密性。同时，该燃料电池的结构有利于实现待测燃料电池电堆的在线检测，即在燃料电池运行过程中停止燃料电池的运行，进行气密性测试，然后继续燃料电池的运行，无需经历升温、降温过程。
6.第一方面，本发明提供了一种燃料电池，该燃料电池包括：原料气供给系统，其用于向燃料电池提供原料气，其包括并联的原料气供应支线，各个原料气供应支线与原料气总截止阀串联；原料气供应支线上设置有支线截止阀；气密性测试系统，其包括依次连接的第一截止阀、气密性检测仪、第二截止阀，所述第一截止阀邻近气密性检测气体的气源设置且位于密性检测气体的气源的下游；以及，待测燃料电池电堆，其阳极出口设置有阳极出口截止阀；其中，所述原料气供给系统与所述气密性测试系统并联并与所述待测燃料电池电堆的阳极进口连通。利用该燃料电池，该燃料电池的阳极进口能够与气密性检测气体的气
源连通，从而保证高温下阳极处于非氧化性气氛环境中，避免阳极氧化、局部热应力，避免阳极结构变化，避免影响电堆的输出性能，避免造成电池片破裂，以避免电堆内漏，从而在高温下检测待测燃料电池电堆的气密性。同时，该燃料电池的结构有利于实现待测燃料电池电堆的在线检测，即在燃料电池运行过程中停止燃料电池的运行，进行气密性测试，然后继续燃料电池的运行，无需经历升温、降温过程。
7.在第一方面的一个实施方式中，原料气供给系统包括并联的氢气供应管线和氮气供应管线，所述氢气供应管线和所述氮气供应管线与原料气总截止阀串联；所述氢气供应管线靠近氢气源处设置有氢气截止阀；所述氮气供应管线靠近氮气源处设置有氮气截止阀。
8.在第一方面的一个实施方式中，所述待测燃料电池电堆的阳极进口和阴极进口分别设置有阳极进口压力传感器和阴极进口压力传感器。通过该实施方式，在待测燃料电池电堆的阳极进口和阴极进口分别设置有阳极进口压力传感器和阴极进口压力传感器，能够实时监测阳极进口和阴极进口的压差，有利于避免过高的压力或压差会对电池片及密封材料产生影响，有利于避免电池片破裂，从而有利于避免电堆的内漏或外漏。
9.在第一方面的一个实施方式中，所述气密性检测仪与所述第二截止阀之间设置有减压阀、压力传感器和扩容罐。通过该实施方式，扩容罐能够给待测燃料电池电堆内的阳极补充气密性检测气体，能够保证阳极腔室内的正压，保护电堆阳极。
10.在第一方面的一个实施方式中，所述待测燃料电池电堆的阴极进口和阴极出口分别设置有阴极进口截止阀和阴极出口截止阀。通过该实施方式，通过在待测燃料电池电堆的阴极进口和阴极出口分别设置阴极进口截止阀和阴极出口截止阀，能够成功地获取待测燃料电池电堆的外漏泄漏量，并能够利用待测燃料电池电堆的整体泄漏量与待测燃料电池电堆的外漏泄漏量获取待测燃料电池电堆的内漏泄漏量。
11.在第一方面的一个实施方式中，所述氢气截止阀的下游设置有氢气减压阀和氢气质量流量计，所述氢气减压阀的两侧均设置有压力传感器；所述氮气截止阀的下游设置有氮气减压阀和氮气质量流量计，所述氮气减压阀的两侧均设置有压力传感器；所述第一截止阀与所述气密性检测仪之间设置有气密性气体减压阀，所述气密性气体减压阀的两侧均设置有压力传感器。通过该实施方式，能够在需要时，减少氢气、氮气或气密性检测气体的供应量，并对其供应量进行精准调节和控制。
12.在第一方面的一个实施方式中，所述气密性检测气体由氮气和氢气构成，其中氢气的含量在5-20％之间。通过该实施方式，保证了气密性检测气体为非氧化性气体。
13.在第一方面的一个实施方式中，该燃料电池还包括控制系统，以实现燃料电池的自动控制。通过该实施方式，有利于实现燃料电池的自动控制，确保待测燃料电池电堆的安全性。
14.第二方面，本发明还提供了一种检测第一方面及其任一实施方式所述的燃料电池的气密性检测方法，该气密性检测方法包括以下步骤：气密性检测前，所述待测燃料电池电堆处于工作状态，此时，所述原料气供给系统向所述待测燃料电池电堆的阳极进口供应原料气，支线截止阀以及原料气总截止阀处于打开状态，阳极出口截止阀处于打开状态；反应后，气体从阳极出口排出；空气从阴极进口进入所述待测燃料电池电堆从阴极出口排出；气密性测试时，首先使所述待测燃料电池电堆处于开路电压的状态，关闭支线截止阀以及原
料气总截止阀，同时，开启第一截止阀和第二截止阀，此时，气密性检测仪处于保压模式，以对所述待测燃料电池电堆的阳极进行吹扫；吹扫结束后，关闭第一截止阀和阳极出口截止阀，进行气密性检测，此时，气密性检测仪处于检测模式，以检测所述待测燃料电池电堆的泄漏量；检测结束后，如果气密性检测合格，关闭第二截止阀，打开支线截止阀、原料气总截止阀以及阳极出口截止阀，以使所述待测燃料电池电堆回到工作状态。利用该检测方法，在检测时，该燃料电池的阳极进口能够与气密性检测气体的气源连通，从而保证高温下阳极处于非氧化性气氛环境中，避免阳极氧化、局部热应力，避免阳极结构变化，避免影响电堆的输出性能，避免造成电池片破裂，以避免电堆内漏，从而在高温下检测待测燃料电池电堆的气密性。同时，该燃料电池的结构有利于实现待测燃料电池电堆的在线检测，即在燃料电池运行过程中停止燃料电池的运行，进行气密性测试，然后继续燃料电池的运行，无需经历升温、降温过程。
15.在第二方面的一个实施方式中，所述待测燃料电池电堆处于工作状态时，阴极进口截止阀和阴极出口截止阀均处于打开状态；在检测所述待测燃料电池电堆的整体泄漏量时，吹扫结束后，阴极进口截止阀和阴极出口截止阀处于打开状态。通过该实施方式，能够成功获取待测燃料电池电堆的整体泄漏量。
16.在第二方面的一个实施方式中，在检测所述待测燃料电池电堆的外漏泄漏量时，吹扫结束后，关闭阴极进口截止阀和阴极出口截止阀；所述待测燃料电池电堆的内漏泄漏量为所述待测燃料电池电堆的整体泄漏量与所述待测燃料电池电堆的外漏泄漏量之差。通过该实施方式，能够成功地获取待测燃料电池电堆的外漏泄漏量，并能够利用待测燃料电池电堆的整体泄漏量与待测燃料电池电堆的外漏泄漏量获取待测燃料电池电堆的内漏泄漏量。
17.在第二方面的一个实施方式中，在检测所述待测燃料电池电堆的泄漏量时，扩容罐通过第二截止阀向所述待测燃料电池电堆的阳极供应气密性检测气体；所述扩容罐的体积大于阳极腔室体积。通过该实施方式，扩容罐能够给待测燃料电池电堆内的阳极补充气密性检测气体，能够保证阳极腔室内的正压，保护电堆阳极。
18.在第二方面的一个实施方式中，在检测过程中，发现泄漏量超过阳极腔室体积，立即停止检测，气密性检测仪切换至保压模式，打开第一截止阀和阳极出口截止阀。通过该实施方式，在泄漏量超过阳极腔室体积后，立刻对待测燃料电池电堆的阳极进行吹扫，保证高温下阳极处于非氧化性气氛环境中，避免阳极氧化、局部热应力，避免阳极结构变化，避免影响电堆的输出性能，避免造成电池片破裂，以避免电堆内漏，从而在高温下检测待测燃料电池电堆的气密性。
19.在第二方面的一个实施方式中，吹扫状态下，扩容罐与气密性检测仪之间的压力传感器以及阳极进口压力传感器的读数均小于预设压力值，且阳极进口压力传感器与阴极进口压力传感器的读数的差值小于预设压差，且处于保压状态的气密性检测仪的出口压力为预设压力值；吹扫结束后，当扩容罐与气密性检测仪之间的压力传感器以及阳极进口压力传感器的读数稳定在预设压力值时，气密性检测仪从保压模式切换至检测模式。通过该实施方式，通过实时监测各个压力和压差，有利于避免过高的压力或压差会对电池片及密封材料产生影响，有利于避免电池片破裂，从而有利于避免电堆的内漏或外漏。
20.在第二方面的一个实施方式中，预设压力值和预设压差根据不同待测燃料电池电
氮气质量流量计；11-原料气总截止阀；12-第一截止阀；16-气密性检测仪；19-扩容罐；20-第二截止阀；21-阳极进口压力传感器；22-阳极出口截止阀；23-电堆；24-阴极进口截止阀；25-阴极出口截止阀；26-阴极进口压力传感器。
34.在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
35.下面将结合附图对本发明作进一步说明。
36.如图1所示，本实施方式提供了一种燃料电池，该燃料电池包括：原料气供给系统，其用于向燃料电池提供原料气，其包括并联的氢气供应管线和氮气供应管线，氢气供应管线和氮气供应管线与原料气总截止阀11串联；氢气供应管线靠近氢气源处设置有氢气截止阀1；氮气供应管线靠近氮气源处设置有氮气截止阀6；气密性测试系统，其包括依次连接的第一截止阀12、气密性检测仪16、第二截止阀20，第一截止阀12邻近气密性检测气体的气源设置且位于密性检测气体的气源的下游；以及，待测燃料电池电堆23，其阳极出口设置有阳极出口截止阀22；其中，原料气供给系统与气密性测试系统并联并与待测燃料电池电堆23的阳极进口连通。
37.图1中热区指代燃料电池的高温区域，电堆23位于热区中。
38.现有技术中高温下燃料电池的电堆23的气密性的检测非常困难，现有的气密性检测方法无法保证高温下阳极环境为非氧化性气氛。其无法避免阳极被氧化，造成局部的热应力，无法避免阳极结构变化，影响电堆23的输出性能，甚至造成电池片破裂，导致电堆23内漏。
39.本实施方式的燃料电池包括气密性测试系统，其能够使燃料电池的阳极进口能够与气密性检测气体的气源连通，从而保证高温下阳极处于非氧化性气氛环境中，避免阳极氧化、局部热应力，避免阳极结构变化，避免影响电堆23的输出性能，避免造成电池片破裂，以避免电堆23内漏，从而在高温下检测待测燃料电池电堆23的气密性；其中，气密性检测气体为非氧化性气体。
40.同时，现有的燃料电池不能实现在线检测，即在燃料电池运行过程中停止燃料电池的运行，进行气密性测试，然后继续燃料电池的运行，无需经历升温、降温过程。
41.本实施方式的燃料电池的原料气供给系统与气密性测试系统并联并与待测燃料电池电堆23的阳极进口连通。
42.气密性检测前，待测燃料电池电堆23处于工作状态，此时，原料气供给系统向待测燃料电池电堆23的阳极进口供应氢气和氮气，氢气截止阀1、氮气截止阀6以及原料气总截止阀11处于打开状态，阳极出口截止阀22处于打开状态；反应后，气体从阳极出口排出；空气从阴极进口进入待测燃料电池电堆23从阴极出口排出。
43.气密性测试时，首先使待测燃料电池电堆23处于开路电压的状态，关闭氢气截止阀1、氮气截止阀6以及原料气总截止阀11，同时，开启第一截止阀12和第二截止阀20，向待测燃料电池电堆23的阳极进口供应气密性检测气体，其中，气密性检测气体为非氧化性气体。此时，气密性检测仪16处于保压模式，以对待测燃料电池电堆23的阳极进行吹扫。
44.吹扫结束后，关闭第一截止阀12和阳极出口截止阀22，进行气密性检测，此时，气密性检测仪16转换至检测模式，以检测待测燃料电池电堆23的泄漏量。
45.检测结束后，如果气密性检测合格，关闭第二截止阀20，打开氢气截止阀1、氮气截止阀6、原料气总截止阀11以及阳极出口截止阀22，以使待测燃料电池电堆23回到工作状态。
46.明显地，该燃料电池的结构有利于实现待测燃料电池电堆23的在线检测，即在燃料电池运行过程中停止燃料电池的运行，进行气密性测试，然后继续燃料电池的运行，无需经历升温、降温过程。
47.利用该燃料电池，该燃料电池的阳极进口能够与气密性检测气体的气源连通，从而保证高温下阳极处于非氧化性气氛环境中，避免阳极氧化、局部热应力，避免阳极结构变化，避免影响电堆23的输出性能，避免造成电池片破裂，以避免电堆23内漏，从而在高温下检测待测燃料电池电堆23的气密性。同时，该燃料电池的结构有利于实现待测燃料电池电堆23的在线检测，即在燃料电池运行过程中停止燃料电池的运行，进行气密性测试，然后继续燃料电池的运行，无需经历升温、降温过程。
48.在一个实施方式中，如图1所示，待测燃料电池电堆23的阳极进口和阴极进口分别设置有阳极进口压力传感器21和阴极进口压力传感器26。
49.高温下电堆23对于压力和压差非常敏感，但是现有技术没有在高温下对阳极气体和电堆23压力制定控制策略。根据不同电堆23的承压性能，一般要求阳极进口和阴极进口的压差、阳极进口和阳极出口的压差以及阴极进口和阴极出口的压差在某个压力值以下，例如10kpa。现有技术中，由于不具有适于高温的压差控制策略，过高的压力或压差会对电池片及密封材料产生影响，可能会导致电池片破裂，引发电堆23的内漏或外漏。
50.通过该实施方式，在待测燃料电池电堆23的阳极进口和阴极进口分别设置有阳极进口压力传感器21和阴极进口压力传感器26，能够实时监测阳极进口和阴极进口的压差，有利于避免过高的压力或压差会对电池片及密封材料产生影响，有利于避免电池片破裂，从而有利于避免电堆23的内漏或外漏。
51.在一个实施方式中，如图1所示，气密性检测仪16与第二截止阀20之间设置有减压阀3、压力传感器2和扩容罐19。
52.在检测待测燃料电池电堆23的泄漏量时，扩容罐19通过第二截止阀20向待测燃料电池电堆23的阳极供应气密性检测气体；以保证证高温下阳极处于非氧化性气氛中，扩容罐19的体积大于阳极腔室体积。
53.优选地，扩容罐19的体积大于待测燃料电池电堆23内的阳极流道的总体积。
54.在气密性检测时，即使待测燃料电池电堆23内的阳极的泄漏量很大，将其内原有的气密性检测气体全部泄完，由于具有扩容罐19，扩容罐19能够给待测燃料电池电堆23内的阳极补充气密性检测气体，也能够保证阳极腔室内的正压，保护电堆23阳极。
55.通过该实施方式，扩容罐19能够给待测燃料电池电堆23内的阳极补充气密性检测气体，能够保证阳极腔室内的正压，保护电堆23阳极。
56.在一个实施方式中，如图1所示，待测燃料电池电堆23的阴极进口和阴极出口分别设置有阴极进口截止阀24和阴极出口截止阀25。
57.在检测待测燃料电池电堆23的整体泄漏量时，阴极进口截止阀24和阴极出口截止阀25处于打开状态，以获取待测燃料电池电堆23的整体泄漏量。
58.在检测待测燃料电池电堆23的外漏泄漏量时，阴极进口截止阀24和阴极出口截止
阀25处于关闭状态，以获取待测燃料电池电堆23的外漏泄漏量。
59.待测燃料电池电堆23的内漏泄漏量为待测燃料电池电堆23的整体泄漏量与待测燃料电池电堆23的外漏泄漏量之差。
60.通过该实施方式，通过在待测燃料电池电堆23的阴极进口和阴极出口分别设置阴极进口截止阀24和阴极出口截止阀25，能够成功地获取待测燃料电池电堆23的外漏泄漏量，并能够利用待测燃料电池电堆23的整体泄漏量与待测燃料电池电堆23的外漏泄漏量获取待测燃料电池电堆23的内漏泄漏量。
61.在一个实施方式中，如图1所示，氢气截止阀1的下游设置有氢气减压阀3和氢气质量流量计5，氢气减压阀3的两侧均设置有压力传感器2；氮气截止阀6的下游设置有氮气减压阀3和氮气质量流量计10，氮气减压阀3的两侧均设置有压力传感器2；第一截止阀12与气密性检测仪16之间设置有气密性气体减压阀3，气密性气体减压阀3的两侧均设置有压力传感器2。
62.通过该实施方式，能够在需要时，减少氢气、氮气或气密性检测气体的供应量，并对其供应量进行精准调节和控制。
63.在一个实施方式中，气密性检测气体由氮气和氢气构成，其中氢气的含量在5-20％之间。
64.通过该实施方式，保证了气密性检测气体为非氧化性气体。
65.在一个实施方式中，该燃料电池还包括控制系统，以实现燃料电池的自动控制。
66.通过该实施方式，有利于实现燃料电池的自动控制，确保待测燃料电池电堆23的安全性。
67.本实施方式还提供了一种检测上述燃料电池的气密性检测方法，该气密性检测方法包括以下步骤：气密性检测前，待测燃料电池电堆23处于工作状态，此时，原料气供给系统向待测燃料电池电堆23的阳极进口供应氢气和氮气，氢气截止阀1、氮气截止阀6以及原料气总截止阀11处于打开状态，阳极出口截止阀22处于打开状态；反应后，气体从阳极出口排出；空气从阴极进口进入待测燃料电池电堆23从阴极出口排出；气密性测试时，首先使待测燃料电池电堆23处于开路电压的状态，关闭氢气截止阀1、氮气截止阀6以及原料气总截止阀11，同时，开启第一截止阀12和第二截止阀20，此时，气密性检测仪16处于保压模式，以对待测燃料电池电堆23的阳极进行吹扫；吹扫结束后，关闭第一截止阀12和阳极出口截止阀22，进行气密性检测，此时，气密性检测仪16处于检测模式，以检测待测燃料电池电堆23的泄漏量；检测结束后，如果气密性检测合格，关闭第二截止阀20，打开氢气截止阀1、氮气截止阀6、原料气总截止阀11以及阳极出口截止阀22，以使待测燃料电池电堆23回到工作状态。
68.利用该检测方法，在检测时，该燃料电池的阳极进口能够与气密性检测气体的气源连通，从而保证高温下阳极处于非氧化性气氛环境中，避免阳极氧化、局部热应力，避免阳极结构变化，避免影响电堆23的输出性能，避免造成电池片破裂，以避免电堆23内漏，从而在高温下检测待测燃料电池电堆23的气密性。同时，该燃料电池的结构有利于实现待测燃料电池电堆23的在线检测，即在燃料电池运行过程中停止燃料电池的运行，进行气密性测试，然后继续燃料电池的运行，无需经历升温、降温过程。
69.在一个实施方式中，待测燃料电池电堆23处于工作状态时，阴极进口截止阀24和
阴极出口截止阀25均处于打开状态；在检测待测燃料电池电堆23的整体泄漏量时，吹扫结束后，阴极进口截止阀24和阴极出口截止阀25处于打开状态。
70.在检测待测燃料电池电堆23的整体泄漏量时，阴极进口截止阀24和阴极出口截止阀25处于打开状态，以获取待测燃料电池电堆23的整体泄漏量。
71.通过该实施方式，能够成功获取待测燃料电池电堆23的整体泄漏量。
72.在一个实施方式中，在检测待测燃料电池电堆23的外漏泄漏量时，吹扫结束后，关闭阴极进口截止阀24和阴极出口截止阀25；待测燃料电池电堆23的内漏泄漏量为待测燃料电池电堆23的整体泄漏量与待测燃料电池电堆23的外漏泄漏量之差。
73.通过该实施方式，能够成功地获取待测燃料电池电堆23的外漏泄漏量，并能够利用待测燃料电池电堆23的整体泄漏量与待测燃料电池电堆23的外漏泄漏量获取待测燃料电池电堆23的内漏泄漏量。
74.在一个实施方式中，在检测待测燃料电池电堆23的泄漏量时，扩容罐19通过第二截止阀20向待测燃料电池电堆23的阳极供应气密性检测气体；扩容罐19的体积大于阳极腔室体积。
75.通过该实施方式，扩容罐19能够给待测燃料电池电堆23内的阳极补充气密性检测气体，能够保证阳极腔室内的正压，保护电堆23阳极。
76.在一个实施方式中，在检测过程中，发现泄漏量超过阳极腔室体积，立即停止检测，气密性检测仪16切换至保压模式，打开第一截止阀12和阳极出口截止阀22。
77.通过该实施方式，在泄漏量超过阳极腔室体积后，立刻对待测燃料电池电堆23的阳极进行吹扫，保证高温下阳极处于非氧化性气氛环境中，避免阳极氧化、局部热应力，避免阳极结构变化，避免影响电堆23的输出性能，避免造成电池片破裂，以避免电堆23内漏，从而在高温下检测待测燃料电池电堆23的气密性。
78.在一个实施方式中，吹扫状态下，扩容罐19与气密性检测仪16之间的压力传感器2以及阳极进口压力传感器21的读数均小于预设压力值，且阳极进口压力传感器21与阴极进口压力传感器26的读数的差值小于预设压差，且处于保压状态的气密性检测仪16的出口压力为预设压力值；吹扫结束后，当扩容罐19与气密性检测仪16之间的压力传感器2以及阳极进口压力传感器21的读数稳定在预设压力值时，气密性检测仪16从保压模式切换至检测模式。
79.通过该实施方式，通过实时监测各个压力和压差，有利于避免过高的压力或压差会对电池片及密封材料产生影响，有利于避免电池片破裂，从而有利于避免电堆23的内漏或外漏。
80.在一个实施方式中，预设压力值和预设压差根据不同待测燃料电池电堆23的承压特性进行设定；预设压力值和预设压差均不高于10kpa。
81.通过该实施方式，有利于避免过高的压力或压差会对电池片及密封材料产生影响，有利于避免电池片破裂，从而有利于避免电堆23的内漏或外漏。
82.在一个实施方式中，预设压力值和预设压差均在3-5kpa之间。
83.通过该实施方式，有利于进一步避免过高的压力或压差会对电池片及密封材料产生影响，有利于避免电池片破裂，从而有利于避免电堆23的内漏或外漏。
84.在一个实施方式中，控制系统与氢气截止阀1、氮气截止阀6、原料气总截止阀11、
阳极出口截止阀22、第一截止阀12、第二截止阀20、阴极进口截止阀24、阴极出口截止阀25、减压阀3、压力传感器2、氢气质量流量计5、氮气质量流量计10以及气密性检测仪16通信连接，从而实现燃料电池的自动控制。
85.通过该实施方式，有利于实现燃料电池的自动控制，确保待测燃料电池电堆23的安全性。
86.在一个实施方式中，当压力高于预设压力值或当压差高于预设压差时，控制系统报警，以确保待测燃料电池电堆23的安全性。
87.通过该实施方式，有利于进一步确保待测燃料电池电堆23的安全性。
88.实施例一
89.如图1所示，本实施例提供了一种燃料电池，该燃料电池包括：原料气供给系统，其用于向燃料电池提供原料气，其包括并联的氢气供应管线和氮气供应管线，氢气供应管线和氮气供应管线与原料气总截止阀11串联；氢气供应管线靠近氢气源处设置有氢气截止阀1；氮气供应管线靠近氮气源处设置有氮气截止阀6；气密性测试系统，其包括依次连接的第一截止阀12、气密性检测仪16、第二截止阀20，第一截止阀12邻近气密性检测气体的气源设置且位于密性检测气体的气源的下游；以及，待测燃料电池电堆23，其阳极出口设置有阳极出口截止阀22；其中，原料气供给系统与气密性测试系统并联并与待测燃料电池电堆23的阳极进口连通。
90.现有技术中高温下燃料电池的电堆23的气密性的检测非常困难，现有的气密性检测方法无法保证高温下阳极环境为非氧化性气氛。其无法避免阳极被氧化，造成局部的热应力，无法避免阳极结构变化，影响电堆23的输出性能，甚至造成电池片破裂，导致电堆23内漏。
91.本实施例的燃料电池包括气密性测试系统，其能够使燃料电池的阳极进口能够与气密性检测气体的气源连通，从而保证高温下阳极处于非氧化性气氛环境中，避免阳极氧化、局部热应力，避免阳极结构变化，避免影响电堆23的输出性能，避免造成电池片破裂，以避免电堆23内漏，从而在高温下检测待测燃料电池电堆23的气密性；其中，气密性检测气体为非氧化性气体。
92.同时，现有的燃料电池不能实现在线检测，即在燃料电池运行过程中停止燃料电池的运行，进行气密性测试，然后继续燃料电池的运行，无需经历升温、降温过程。
93.本实施例的燃料电池的原料气供给系统与气密性测试系统并联并与待测燃料电池电堆23的阳极进口连通。
94.气密性检测前，待测燃料电池电堆23处于工作状态，此时，原料气供给系统向待测燃料电池电堆23的阳极进口供应氢气和氮气，氢气截止阀1、氮气截止阀6以及原料气总截止阀11处于打开状态，阳极出口截止阀22处于打开状态；反应后，气体从阳极出口排出；空气从阴极进口进入待测燃料电池电堆23从阴极出口排出。
95.气密性测试时，首先使待测燃料电池电堆23处于开路电压的状态，关闭氢气截止阀1、氮气截止阀6以及原料气总截止阀11，同时，开启第一截止阀12和第二截止阀20，向待测燃料电池电堆23的阳极进口供应气密性检测气体，其中，气密性检测气体为非氧化性气体。此时，气密性检测仪16处于保压模式，以对待测燃料电池电堆23的阳极进行吹扫。
96.吹扫结束后，关闭第一截止阀12和阳极出口截止阀22，进行气密性检测，此时，气
密性检测仪16转换至检测模式，以检测待测燃料电池电堆23的泄漏量。
97.检测结束后，如果气密性检测合格，关闭第二截止阀20，打开氢气截止阀1、氮气截止阀6、原料气总截止阀11以及阳极出口截止阀22，以使待测燃料电池电堆23回到工作状态。
98.明显地，该燃料电池的结构有利于实现待测燃料电池电堆23的在线检测，即在燃料电池运行过程中停止燃料电池的运行，进行气密性测试，然后继续燃料电池的运行，无需经历升温、降温过程。
99.利用该燃料电池，该燃料电池的阳极进口能够与气密性检测气体的气源连通，从而保证高温下阳极处于非氧化性气氛环境中，避免阳极氧化、局部热应力，避免阳极结构变化，避免影响电堆23的输出性能，避免造成电池片破裂，以避免电堆23内漏，从而在高温下检测待测燃料电池电堆23的气密性。同时，该燃料电池的结构有利于实现待测燃料电池电堆23的在线检测，即在燃料电池运行过程中停止燃料电池的运行，进行气密性测试，然后继续燃料电池的运行，无需经历升温、降温过程。
100.实施例二
101.在实施例一的基础上，原料气供给系统包括并联的氢气供应管线和氮气供应管线。如图1所示，氢气供应管线由依次连接地氢气截止阀1、压力传感器2、减压阀3、压力传感器2和氢气质量流量计5构成，其中氢气截止阀1与氢气源连接。如图1所示，氮气供应管线由依次连接地氮气截止阀6、压力传感器2、减压阀3、压力传感器2和氮气质量流量计10构成，其中氮气截止阀6与氮气源连接。
102.如图1所示，并联的氢气供应管线与氮气供应管线与原料气总截止阀11串联，形成原料气供给系统。
103.如图1所示，气密性测试系统包括依次连接的第一截止阀12、压力传感器2、减压阀3、压力传感器2、气密性检测仪16、减压阀3、压力传感器2和第二截止阀20构成。
104.原料气供给系统与气密性测试系统并联并与阳极进口压力传感器21串联，阳极进口压力传感器21的另一端连接待测燃料电池电堆23的阳极。阳极出口设置有阳极出口截止阀22。
105.阴极进口设置有阴极进口压力传感器26。
106.控制系统与氢气截止阀1、氮气截止阀6、原料气总截止阀11、阳极出口截止阀22、第一截止阀12、第二截止阀20、减压阀3、压力传感器2、氢气质量流量计5、氮气质量流量计10以及气密性检测仪16通信连接，从而实现燃料电池的自动控制。
107.另外，该燃料电池还包括尾气排放系统，其包括阳极出口和阴极出口后方的处理装置和排放管路。
108.利用该实施例有利于实时监控各个压力、压差，避免过高的压力或压差会对电池片及密封材料产生影响，有利于避免电池片破裂，从而有利于避免电堆23的内漏或外漏。同时，在需要的情况下，能够减少氢气、氮气或气密性检测气体的供应量，并对其供应量进行精准调节和控制。
109.实施例三
110.在实施例一或实施例二的基础上，如图1所示，待测燃料电池电堆23的阴极进口和阴极出口分别设置有阴极进口截止阀24和阴极出口截止阀25，其中，阴极进口截止阀24靠
近空气源设置，阴极进口压力传感器26位于阴极进口截止阀24的下游。
111.在检测待测燃料电池电堆23的整体泄漏量时，阴极进口截止阀24和阴极出口截止阀25处于打开状态，以获取待测燃料电池电堆23的整体泄漏量。
112.在检测待测燃料电池电堆23的外漏泄漏量时，阴极进口截止阀24和阴极出口截止阀25处于关闭状态，以获取待测燃料电池电堆23的外漏泄漏量。
113.待测燃料电池电堆23的内漏泄漏量为待测燃料电池电堆23的整体泄漏量与待测燃料电池电堆23的外漏泄漏量之差。
114.优选地，阴极进口截止阀24和阴极出口截止阀25均与控制系统通信连接。
115.通过该实施例，通过在待测燃料电池电堆23的阴极进口和阴极出口分别设置阴极进口截止阀24和阴极出口截止阀25，能够成功地获取待测燃料电池电堆23的外漏泄漏量，并能够利用待测燃料电池电堆23的整体泄漏量与待测燃料电池电堆23的外漏泄漏量获取待测燃料电池电堆23的内漏泄漏量。
116.实施例四
117.在实施例一、实施例二或实施例三的基础上，如图1所示，第二截止阀20远离阳极进口压力传感器21的一侧设置有扩容罐19。
118.在检测待测燃料电池电堆23的泄漏量时，扩容罐19通过第二截止阀20向待测燃料电池电堆23的阳极供应气密性检测气体；以保证证高温下阳极处于非氧化性气氛中，扩容罐19的体积大于阳极腔室体积。
119.优选地，扩容罐19的体积大于待测燃料电池电堆23内的阳极流道的总体积。
120.在气密性检测时，即使待测燃料电池电堆23内的阳极的泄漏量很大，将其内原有的气密性检测气体全部泄完，由于具有扩容罐19，扩容罐19能够给待测燃料电池电堆23内的阳极补充气密性检测气体，也能够保证阳极腔室内的正压，保护电堆23阳极。
121.通过该实施例，扩容罐19能够给待测燃料电池电堆23内的阳极补充气密性检测气体，能够保证阳极腔室内的正压，保护电堆23阳极。
122.本技术中的气密性检测方法同样适用于常温或低温下燃料电池的气密性检测。
123.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
124.虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。