專利名稱:一種燃料電池雙極板平整度檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及燃料電池雙極板平整度的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。
背景技術(shù):
雙極板平整度是指其表面高點(diǎn)到低點(diǎn)的距離。雙極板特別是全金屬雙極板成型時(shí)往往因?yàn)樵牧辖M織不均勻、變形時(shí)應(yīng)力分布不均勻等而產(chǎn)生翹曲等變形。如果雙極板翹曲超過(guò)了一定范圍,將極大地影響電堆組裝力的分布,導(dǎo)致凸的地方受力大而凹的地方受力小甚至不受力,嚴(yán)重時(shí)甚至能造成膜電極“三合一”組件 (membrane-electrode-assembly,以下簡(jiǎn)稱MEA)擊穿以致整個(gè)電堆的燒毀。因此,雙極板的平整度必須嚴(yán)格控制。目前測(cè)試平整度的方法很多,例如二維影像測(cè)量?jī)x可將捕捉到的圖像在電腦顯示器上成像,由操作員在電腦上通過(guò)軟件快速測(cè)量,但是此類(lèi)方法所需測(cè)試儀器非常昂貴,操作復(fù)雜且不準(zhǔn)確,也不能真實(shí)反映雙極板在電堆實(shí)際組裝力下的平整度。公開(kāi)號(hào)為CN 101046369A的發(fā)明專利,介紹了一種測(cè)試燃料電池雙極板表面平整度的裝置和方法,其原理為在較小的組裝壓力下,測(cè)試雙極板各部位的接觸電阻,根據(jù)阻值差異反映雙極板表面平整度的差異。該方法優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確性高且成本低廉。 但其缺點(diǎn)是僅能檢測(cè)有限的幾個(gè)部位的脊平面的平整度,不能反映整片雙極板的平整度; 同時(shí)因?yàn)闇y(cè)試時(shí)組裝壓力較小,故也不能真實(shí)反映雙極板在電堆實(shí)際組裝力下的平整度。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明即針對(duì)以上不足,提供了一種能夠檢測(cè)雙極板在電堆實(shí)際組裝力下的平整度的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種燃料電池雙極板平整度檢測(cè)裝置,該檢測(cè)裝置包括控制臺(tái)、壓機(jī)和被測(cè)組件, 所述被測(cè)組件包括上端板、下端板、被測(cè)雙極板和MEA,所述檢測(cè)裝置還包括復(fù)寫(xiě)紙假電極;所述復(fù)寫(xiě)紙假電極由復(fù)寫(xiě)紙夾持白棒紙組成;優(yōu)選地,白棒紙與MEA大小相同,復(fù)寫(xiě)紙與MEA有效區(qū)域大小相同;所述白棒紙的四個(gè)角的位置設(shè)有與待測(cè)雙極板上的定位孔相對(duì)應(yīng)的復(fù)寫(xiě)紙假電極定位孔;所述MEA的四個(gè)角的位置設(shè)有與待測(cè)雙極板上的定位孔相對(duì)應(yīng)的MEA定位孔; 所述復(fù)寫(xiě)紙假電極定位孔、雙極板定位孔和MEA定位孔均為通孔,定位銷(xiāo)貫通定位孔;上端板和下端板夾持被測(cè)雙極板、MEA和復(fù)寫(xiě)紙假電極,置于壓機(jī)的上模和下模之間。本發(fā)明中,優(yōu)選白棒紙厚度為0. 07 0. 1mm。本發(fā)明中,優(yōu)選復(fù)寫(xiě)紙厚度為0. 05 0. 1mm。本發(fā)明中,復(fù)寫(xiě)紙假電極定位孔、雙極板定位孔和MEA定位孔三者同軸,且孔徑相同。此外,本發(fā)明中,復(fù)寫(xiě)紙粘接在白棒紙上的位置與MEA上有效區(qū)域的位置相對(duì)應(yīng)。此外,本發(fā)明中,上下端板上也設(shè)有與被測(cè)雙極板上的定位孔相對(duì)應(yīng)的端板定位 ?L,以此通過(guò)定位銷(xiāo)固定被測(cè)雙極板、MEA和復(fù)寫(xiě)紙假電極。采用上述裝置檢測(cè)燃料電池雙極板平整度的方法,包括以下步驟a.由兩張復(fù)寫(xiě)紙夾持一張白棒紙通過(guò)固體膠粘接組成復(fù)寫(xiě)紙假電極;b.通過(guò)定位孔和定位銷(xiāo)將第一片被測(cè)雙極板固定于下端板上,第一片被測(cè)雙極板上放置一片MEA,通過(guò)定位孔和定位銷(xiāo)定位;以此形式放置n+1片被測(cè)雙極板和η片MEA組成第一組合體;在第一組合體的第n+1片被測(cè)雙極板上放置一片復(fù)寫(xiě)紙假電極,通過(guò)定位孔和定位銷(xiāo)定位;c.另取一片被測(cè)雙極板置于上一步驟中組裝好的復(fù)寫(xiě)紙假電極上,通過(guò)定位孔和定位銷(xiāo)定位,在此被測(cè)雙極板上放置一片MEA,通過(guò)定位孔和定位銷(xiāo)定位;以此形式繼續(xù)放置n+1片被測(cè)雙極板和η片MEA組成第二組合體,并在第二組合體的第n+1片被測(cè)雙極板上放置一片復(fù)寫(xiě)紙假電極,通過(guò)定位孔和定位銷(xiāo)定位;d.重復(fù)步驟C,至全部被測(cè)雙極板組裝完畢,在最后一片被測(cè)雙極板上通過(guò)定位孔和定位銷(xiāo)固定上端板;e.將步驟d組裝完成的燃料電池雙極板平整度檢測(cè)組件置于壓機(jī)的上模和下模之間,按照電堆組裝工藝要求對(duì)該組件進(jìn)行加壓緊固,直至達(dá)到電堆實(shí)際組裝力,保壓至少 Imin ;f.卸除壓力后,取出被測(cè)組件,拆除上下端板、被測(cè)雙極板和MEA,取出復(fù)寫(xiě)紙假電極,除去復(fù)寫(xiě)紙,觀察白棒紙上的印痕,根據(jù)印痕的長(zhǎng)短與清晰度確定雙極板的平整度。本發(fā)明中,優(yōu)選1彡η彡10。平整度的判定如印痕連續(xù)且清晰度均勻,說(shuō)明雙極板平整度良好,在電堆實(shí)際組裝力下能與MEA全部接觸,達(dá)到穩(wěn)定配合;如印痕連續(xù)但清晰度不均勻,即有的地方印痕較深有的較淺,則說(shuō)明雙極板與MEA依然全部接觸,但印痕深的地方雙極板翹曲,受力較大, 印痕淺的地方雙極板凹陷,受力較??;如印痕斷斷續(xù)續(xù),則說(shuō)明空白無(wú)印痕的地方未與MEA 接觸,雙極板平整度最差,此種情況將嚴(yán)重影響電堆性能,該類(lèi)雙極板不經(jīng)處理不能進(jìn)行開(kāi)電池性能測(cè)試。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、成本低廉,測(cè)試時(shí)僅需額外使用白棒紙與復(fù)寫(xiě)紙即可完成平整度檢測(cè),而且復(fù)寫(xiě)紙可重復(fù)利用。2、可真實(shí)反映雙極板在電堆實(shí)際組裝力下的平整度,因此測(cè)試結(jié)果更真實(shí)、有效。 雙極板在自由狀態(tài)下(僅受重力不受其他力)檢測(cè)的平整度數(shù)值,受力后結(jié)果肯定會(huì)改變, 因而不能真實(shí)反映實(shí)際電堆組裝力下的情況,其結(jié)果也不能反映雙極板平整度對(duì)電堆性能的影響。3、平整度檢測(cè)范圍為MEA有效面積大小,因而測(cè)試范圍更大。
圖1復(fù)寫(xiě)紙假電極主視圖2復(fù)寫(xiě)紙假電極俯視圖;圖3被測(cè)雙極板示意圖;圖4MEA示意圖;圖5實(shí)施例的燃料電池雙極板平整度檢測(cè)裝置示意圖。附圖中1、白棒紙;2、復(fù)寫(xiě)紙;3、復(fù)寫(xiě)紙假電極定位孔;4、雙極板定位孔;5、MEA定位孔; 6、下端板;7、被測(cè)雙極板;8、MEA ;9、復(fù)寫(xiě)紙假電極;10、上端板;11、MEA有效區(qū)域;12、控制臺(tái);13、壓機(jī)下模;14、壓機(jī)上模;15、數(shù)據(jù)線。
具體實(shí)施例方式下面的實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明,但不以任何方式限制本發(fā)明。以金屬雙極板為例,對(duì)本發(fā)明提供的裝置及測(cè)試方法做進(jìn)一步說(shuō)明。燃料電池雙極板平整度檢測(cè)裝置,該檢測(cè)裝置包括控制臺(tái)12、壓機(jī)和被測(cè)組件,被測(cè)組件包括上端板10、下端板6、被測(cè)雙極板7和MEA8,所述檢測(cè)裝置還包括復(fù)寫(xiě)紙假電極 9 ;其中,復(fù)寫(xiě)紙假電極9由復(fù)寫(xiě)紙2夾持白棒紙1組成(如圖1所示);白棒紙1與 MEA8大小相同,厚度為0. 07 0. Imm ;復(fù)寫(xiě)紙2與MEA有效區(qū)域11大小相同,厚度為0. 05 0. Imm ;白棒紙1的四個(gè)角的位置設(shè)有與待測(cè)雙極板7上的定位孔4相對(duì)應(yīng)的復(fù)寫(xiě)紙假電極定位孔3 (如圖2所示);MEA的四個(gè)角的位置設(shè)有與待測(cè)雙極板7上的定位孔4相對(duì)應(yīng)的MEA定位孔5 (如圖5所示);所述復(fù)寫(xiě)紙假電極定位孔3、雙極板定位孔4和MEA定位孔 5均為通孔,定位銷(xiāo)貫通定位孔;復(fù)寫(xiě)紙假電極定位孔、雙極板定位孔和MEA定位孔三者同軸,且孔徑相同。本實(shí)施例由上端板10和下端板6夾持被測(cè)雙極板7、MEA8和復(fù)寫(xiě)紙假電極9,置于壓機(jī)的上模14和下模13之間。本實(shí)施例中,控制臺(tái)12通過(guò)數(shù)據(jù)線15連接壓機(jī)上模14和下模13實(shí)現(xiàn)組裝力的控制。采用上述測(cè)試裝置的測(cè)試方法如下a、制作復(fù)寫(xiě)紙假電極9 如圖1所示,由兩張復(fù)寫(xiě)紙2夾持一張白棒紙1通過(guò)固體膠粘接組成復(fù)寫(xiě)紙假電極9;粘結(jié)膠采用固體膠,如3M公司生產(chǎn)的型號(hào)為SP-7533的印刷用水性粘著劑,粘結(jié)時(shí),用毛刷粘固體膠,在白棒紙中心位置兩面各點(diǎn)3 4下,然后放上復(fù)寫(xiě)紙,用力按壓即可;本發(fā)明采用固體膠為粘結(jié)膠,可減少對(duì)白棒紙的潤(rùn)濕,同時(shí)也利于實(shí)驗(yàn)結(jié)束后復(fù)寫(xiě)紙與白棒紙的分離。b、通過(guò)定位孔和定位銷(xiāo)將第一片被測(cè)雙極板固定于下端板上,將第一片被測(cè)雙極板置于下端板6上,第一片被測(cè)雙極板上放置一片MEA,通過(guò)定位孔和定位銷(xiāo)定位;以此形式放置3片被測(cè)雙極板和2片MEA組成第一組合體;在第一組合體的第3片被測(cè)雙極板上放置一片復(fù)寫(xiě)紙假電極9,通過(guò)定位孔和定位銷(xiāo)定位;
C、另取一片被測(cè)雙極板置于上一步驟中組裝好的復(fù)寫(xiě)紙假電極9上,通過(guò)定位孔和定位銷(xiāo)定位,在此被測(cè)雙極板上放置一片MEA,通過(guò)定位孔和定位銷(xiāo)定位;以此形式繼續(xù)放置3片被測(cè)雙極板和2片MEA組成第二組合體,并在第二組合體的第3片被測(cè)雙極板上放置一片復(fù)寫(xiě)紙假電極9,通過(guò)定位孔和定位銷(xiāo)定位;d.重復(fù)步驟C,至全部被測(cè)雙極板組裝完畢,在最后一片被測(cè)雙極板上通過(guò)定位孔和定位銷(xiāo)固定上端板10 ;e、將步驟d組裝完成的燃料電池雙極板平整度檢測(cè)組件置于壓機(jī)的上模14和下模13之間,按照電堆組裝工藝要求對(duì)該組件進(jìn)行緊固,直至達(dá)到電堆實(shí)際組裝力,保壓至少I(mǎi)min ;本實(shí)施例所用金屬雙極板電堆的實(shí)際組裝力為20 40KN ;f.卸除壓力后,取出被測(cè)組件,拆除上下端板、被測(cè)雙極板和MEA,取出復(fù)寫(xiě)紙假電極9,除去復(fù)寫(xiě)紙2,觀察白棒紙1上的印痕,根據(jù)印痕的長(zhǎng)短與清晰度確定雙極板的平整度。平整度的判定如印痕連續(xù)且清晰度均勻,說(shuō)明雙極板平整度良好,在電堆實(shí)際組裝力下能與MEA全部接觸,達(dá)到穩(wěn)定配合;如印痕連續(xù)但清晰度不均勻,即有的地方印痕較深有的較淺,則說(shuō)明雙極板與MEA依然全部接觸,但印痕深的地方雙極板翹曲,受力較大, 印痕淺的地方雙極板凹陷,受力較?。蝗缬『蹟鄶嗬m(xù)續(xù),則說(shuō)明空白無(wú)印痕的地方未與MEA 接觸,雙極板平整度最差,此種情況將嚴(yán)重影響電堆性能,該類(lèi)雙極板不經(jīng)處理不能進(jìn)行開(kāi)電池性能測(cè)試。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池雙極板平整度檢測(cè)裝置,該檢測(cè)裝置包括控制臺(tái)(12)、壓機(jī)和被測(cè)組件,所述被測(cè)組件包括上端板(10)、下端板(6)、被測(cè)雙極板(7)和MEA(S),其特征在于,所述檢測(cè)裝置還包括復(fù)寫(xiě)紙假電極(9);所述復(fù)寫(xiě)紙假電極(9)由復(fù)寫(xiě)紙(2)夾持白棒紙⑴組成,所述白棒紙⑴與MEA⑶ 大小相同,所述復(fù)寫(xiě)紙⑵與MEA有效區(qū)域(11)大小相同;所述白棒紙(1)的四個(gè)角的位置設(shè)有與待測(cè)雙極板(7)上的定位孔(4)相對(duì)應(yīng)的復(fù)寫(xiě)紙假電極定位孔⑶;所述MEA的四個(gè)角的位置設(shè)有與待測(cè)雙極板(7)上的定位孔⑷相對(duì)應(yīng)的MEA定位孔(5);所述復(fù)寫(xiě)紙假電極定位孔(3)、雙極板定位孔(4)和MEA定位孔(5) 均為通孔,定位銷(xiāo)貫通定位孔;上端板(10)和下端板(6)夾持被測(cè)雙極板(7)、MEA⑶和復(fù)寫(xiě)紙假電極(9),置于壓機(jī)的上模(14)和下模(13)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池雙極板平整度檢測(cè)裝置,其特征在于,所述白棒紙(1)厚度為0. 07 0. Imm0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池雙極板平整度檢測(cè)裝置,其特征在于,所述復(fù)寫(xiě)紙(2)厚度為0. 05 0. 1mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池雙極板平整度檢測(cè)裝置,其特征在于,所述復(fù)寫(xiě)紙假電極定位孔(3)、雙極板定位孔(4)和MEA定位孔(5)三者同軸,且孔徑相同。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置的燃料電池雙極板平整度檢測(cè)方法,其特征在于包括以下步驟a.由兩張復(fù)寫(xiě)紙( 夾持一張白棒紙(1)通過(guò)固體膠粘接組成復(fù)寫(xiě)紙假電極(9);b.將第一片被測(cè)雙極板置于下端板(6)上,第一片被測(cè)雙極板上放置一片MEA,通過(guò)定位孔和定位銷(xiāo)定位;以此形式放置n+1片被測(cè)雙極板和η片MEA組成第一組合體;在第一組合體的第n+1片被測(cè)雙極板上放置一片復(fù)寫(xiě)紙假電極(9),通過(guò)定位孔和定位銷(xiāo)定位;c.另取一片被測(cè)雙極板置于上一步驟中組裝好的復(fù)寫(xiě)紙假電極(9)上,通過(guò)定位孔和定位銷(xiāo)定位,在此被測(cè)雙極板上放置一片MEA,通過(guò)定位孔和定位銷(xiāo)定位;以此形式繼續(xù)放置n+1片被測(cè)雙極板和η片MEA組成第二組合體,并在第二組合體的第n+1片被測(cè)雙極板上放置一片復(fù)寫(xiě)紙假電極(9),通過(guò)定位孔和定位銷(xiāo)定位;d.重復(fù)步驟c,至全部被測(cè)雙極板組裝完畢,在最后一片被測(cè)雙極板上固定上端板 (10);e.將步驟d組裝完成的燃料電池雙極板平整度檢測(cè)組件置于壓機(jī)的上模(14)和下模 (13)之間,按照電堆組裝工藝要求對(duì)該組件進(jìn)行加壓緊固,直至達(dá)到電堆實(shí)際組裝力,保壓至少I(mǎi)min ;f.卸除壓力后,取出被測(cè)組件,拆除上下端板、被測(cè)雙極板和MEA,取出復(fù)寫(xiě)紙假電極 (9),除去復(fù)寫(xiě)紙O),觀察白棒紙(1)上的印痕,根據(jù)印痕的長(zhǎng)短與清晰度確定雙極板的平整度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池雙極板平整度檢測(cè)方法,其特征在于,I^n^ IO0
全文摘要
一種燃料電池雙極板平整度檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法,檢測(cè)裝置包括控制臺(tái)、壓機(jī)和被測(cè)組件,被測(cè)組件包括上端板、下端板、被測(cè)雙極板和MEA,其特征為檢測(cè)裝置還包括復(fù)寫(xiě)紙假電極;復(fù)寫(xiě)紙假電極由復(fù)寫(xiě)紙夾持白棒紙組成,白棒紙和MEA的四個(gè)角的位置均設(shè)有與被測(cè)雙極板上的定位孔相對(duì)應(yīng)的復(fù)寫(xiě)紙假電極定位孔。檢測(cè)方法為上端板和下端板夾持被測(cè)雙極板、MEA和復(fù)寫(xiě)紙假電極,置于壓機(jī)的上模和下模之間,根據(jù)電堆的實(shí)際組裝力對(duì)被測(cè)組件進(jìn)行加壓并保壓,卸除壓力后取出白棒紙,觀察白棒紙上的印痕,根據(jù)印痕的長(zhǎng)短與清晰度確定雙極板的平整度。本發(fā)明可真實(shí)反映雙極板在電堆實(shí)際組裝力下的平整度,因此測(cè)試結(jié)果更真實(shí)、有效。
文檔編號(hào)G01B5/28GK102494597SQ20111039716
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月2日
發(fā)明者付宇, 侯中軍, 明平文, 竇永香 申請(qǐng)人:新源動(dòng)力股份有限公司