[实用新型]一种测试燃料电池双极板表面平整度的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种测量极板平整度的装置，尤其涉及一种测试燃料电池双极板表面平整度的装置。

背景技术

燃料电池堆是多层串联的单电池组装起来的，单电池又是多层薄片叠加而成的，单电池组件包括双极板、扩散层、膜电极等，均为平面接触的薄片，因此要求各组件具有极高的平整度，所谓的平整度即板表面凹凸点相差的高度，才能保证单电池表面平整度，只有单电池保证极高的平整度，才能保证电池堆组装，而在电池堆内具备刚性的组件只有双极板，因此双极板的平整度是保证单电池平整度的核心部件，也是保证电池堆组装的核心部件。

双极板的加工除按照设计加工出燃料电池所需的流场之外，还必须满足燃料电池组装的要求。根据燃料电池性能和组装的要求，双极板流场脊平面必须保证极高的平整度，确保双极板脊平面与扩散层之间接触各点压力均匀分布。实际上由于加工，必然存在加工偏差，特别对于模压或者其他变形加工的双极板，由于材料变形的差异以及材料本身的不均匀性，将使得加工偏差不可避免，这种偏差超过一定范围将极大地影响燃料电池性能发挥，特别是对流体运动的影响，同时也必然影响到燃料电池组装，即局部压力不均匀容易造成燃料电池其他部件的损坏或者失效，甚至电池堆节数受限，造成不能组装出设计功率电池堆。因此，双极板脊平面的平整度需要较高的精度，必须加以监控。测量表面平整度的方法很多，包括许多装置，如根据光的折射原理制成的平整度测试仪，根据机械平面度的测试方法制成的各种平整度测试仪等，这些装置主要测试较大平面，由于双极板表面是沟槽10结构如图1所示，而且沟槽10宽度都很窄，这样极板产生的平面就为脊平面，所以对于双极板的表面测量采用光学、机械的方法检测方法复杂，而且不精确。

接触电阻是两个导体相互接触通电产生的电阻。当导体为薄板时，薄板平面接触通电产生的电阻可以用下述经验表达式表示：

Rj＝Kc/Fm

式中：F--接触压力

m--与接触形式有关的系数，对点、线、面接触分别取0.5、0.7、1；

Kc--与接触材料，表面情况，接触方式等有关的系数，通常由实验得出

从表达式中可以看出，接触电阻与接触压力有关，而接触压力又与薄板表面平整度有关，因此可以采用测试接触电阻的方法测试双极板脊平面表面平整度。

采用接触电阻的方法检测就避免了因结构复杂带来的系统和实验误差。接触电阻是平面接触的导体之间通电时的电阻，产生接触电阻的原因有两个方面：①由于接触面的凹凸不平，使导体的实际接触面积减小，因而流过接触面的电流要发生严重的收缩现象而产生收缩电阻；②在接触表面生成导电不良的膜而产生膜电阻。增大触点上的压力可以增加接触面上接触点的数目，使收缩电阻减小。增大触点压力还能压碎表面膜，使膜电阻得到抑制。影响接触电阻值的主要因素有：导电材料的硬度，接触面的粗糙度，接触面的显微几何形状，接触压力及视在接触面积和膜层电阻。当导体表面其他状态一定时，即膜层电阻稳定时，接触电阻仅与接触压力有关，特别是在低压力下，经实验证明，接触电阻对接触压力非常敏感，本实用新型就是利用这一原理，将双极板表面的不平整度通过压力的不同用电阻的信号表征出来，即双极板与标准平整度的碳纸扩散层组装在平整度标板之间，在较小的组装压力下，测试双极板各部位的接触电阻，接触电阻值的差异就是双极板表面平整度的差异。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，研制一种利用接触电阻的测试方法和装置，使测试更为敏感、更加准确。本实用新型所采用的技术手段如下：

一种测试燃料电池双极板表面平整度的装置，其特征在于包括测试端板、端板和测试块，所述的测试端板上设有紧固螺栓孔、测试块安装孔和定位孔，所述的定位孔的位置与极板一致，紧固螺栓孔均匀分布在测试端板的周边，测试块安装孔均匀分布在定位孔的区域内；所述的端板同测试端板的相对位置同样设有紧固螺栓孔和定位孔，将极板和扩散层夹入测试端板和端板中，测试端板和端板上的定位孔同极板上的定位孔位置相对应通过定位销进行定位，后用紧固螺栓进行固定；所述测试块为导电材质，固定安装在测试块安装孔内；同时使用的还包括恒流电源、电压表，恒流电源通过导线连接到测试块和极板上，然后利用电压表通过伏安法对其进行测量；所述的测试端板和端板的材料为绝缘材质材料，测试端板和端板的平整度在0.03mm以内。