[实用新型]一种燃料电池膜电极检漏仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种检测设备，具体地讲是涉及一种燃料电池膜电极的检漏仪。

背景技术

随着化石能源的日趋紧张和环境保护的日益重要，清洁、高效的，以氢为燃料的燃料电池(Fuel Cell，FC)技术成为未来可持续发展的新兴能源，并且日益受到世界各国政府的重视。

燃料电池的核心部件是膜电极(Membrane Electrode Assembly，简称MEA)，膜电极由一张质子交换膜和夹在膜两面的两张可导电多孔性扩散材料(如碳纸)组成，在质子交换膜与导电材料接触的两边界面上均匀分布有细小分散的可引发电化学反应的催化剂(如金属铂)。膜电极两边用导电物体将发生电化学反应过程中产生的电子通过外电路引出，就构成了电流回路。

在膜电极的阳极端，燃料可以通过渗透穿过多孔性扩散材料(如碳纸)，并在催化剂表面发生电化学反应，失去电子形成质子，质子可通过迁移穿过质子交换膜，到达膜电极的另一端即阴极端。在膜电极的阴极端，含有氧化剂(如氧气)的气体(如空气)，通过渗透穿过多孔性扩散材料(如碳纸)，并在催化剂表面发生电化学反应，得到电子形成负离子，该负离子进一步与从阳极端迁移过来的质子结合，形成反应产物。

在以氢气为燃料、以含有氧气的空气为氧化剂(或以纯氧为氧化剂)的质子交换膜燃料电池中，燃料氢气在阳极区发生失去电子的催化电化学反应，形成氢正离子(质子)，其电化学反应方程式为：

H₂＝2H⁺+2e^-

氧气在阴极区发生得到电子的催化电化学反应，形成负离子，该负离子进一步与从阳极端迁移过来的氢正离子结合，形成反应产物水。其电化学反应方程式为：

2H⁺+1/2O₂+2e^-＝H₂O

燃料电池中的质子交换膜除了用于发生电化学反应以及迁移交换反应中产生的质子外，其作用还包括将含有燃料氢气的气流与含有氧化剂(氧气)的气流分隔开来，使它们不会相互混合而产生爆炸式反应。

在典型的质子交换膜燃料电池中，膜电极一般放在两块导电的极板之间，两极板上均开设有导流槽，因此又称作导流极板。导流槽开设在与膜电极接触的表面上，通过压铸、冲压或机械铣刻形成，其数量在一条以上。导流极板可以由金属材料制成，也可以由石墨材料制成。导流极板上的导流槽的作用是将燃料或氧化剂分别导入膜电极两边的阳极区或阴极区。在一个质子交换膜燃料电池单电池的构造中，只存在一个膜电极和两块导流极板，两块导流极板分设在膜电极两边，一个作为阳极燃料的导流极板，另一个作为阴极氧化剂的导流极板。这两块导流极板既作为电流集流板，也是膜电极两边的机械支撑。导流极板上的导流槽既是燃料或氧化剂进入阳极或阴极表面的通道，也是将电池运行过程中生成的水带走的出水通道。

为了增大质子交换膜燃料电池的功率，通常将两个或两个以上的单电池通过直叠的方式或平铺的方式连在一起组成电池组，或称作电池堆。这种电池组通常通过前端板、后端板及拉杆紧固在一起成为一体。在电池组中，位于两质子交换膜之间的极板两面都设有导流槽，称为双极板。双极板的其中一面作为一个膜电极的阳极导流面，另一面则作为另一个相邻膜电极的阴极导流面。

质子交换膜燃料电池用途广泛，可用作车、船等运载工具的动力系统，又可制作成手提式、移动式或固定式的发电装置。

三合一的膜电极是燃料电池的核心部件，其质量的好坏是决定整个燃料电池性能的关键，膜电极除了可迁移交换反应中产生的质子外，不能让膜电极两侧的燃料氢气和空气互相穿过，以免它们相互混合而发生爆炸。也就是说，膜电极绝对不能漏气。检测膜电极是否漏气是对膜电极进行质量把关的重要一环。在生产实际中，必须对每一张膜电极都进行是否漏气的质量检测，并严格把关。