[发明专利]一种质子交换膜燃料电池电堆组装力的推算方法及装置

权利要求书

1.一种质子交换膜燃料电池电堆组装力的推算方法，其特征在于：包括如下步骤

S1、任选一种密封结构分别对待测燃料电池电堆的双极板氢、氧两侧进行密封；

S2、将压力感测元件置于S1所述的燃料电池电堆的双极板与MEA之间并利用电子万能试验机的上下端板对放置有压力感测元件的燃料电池电堆施加一组压力；

S3、采集并记录每一压力条件下，对应的双极板与MEA接触状态图像；

S4、基于各所述双极板与MEA接触状态图像，获得不同压力下，双极板与MEA所有接触点的压强分布数据；

S5、基于S4中所有压强分布数据，获得所有接触点对应的压力值；同时根据S3中的双极板与MEA接触状态图像判断出双极板的密封区与流场区位置；并基于上述所有接触点压力值及密封区与流场区位置，获得不同压力下密封区所受压力值关系曲线及流场区所受压力值关系曲线；

S6、在双极板与MEA之间压紧力与接触电阻的关系曲线中查找接触电阻为常值时压紧力的最小值；

S7、在不同压力下流场区受力曲线中找到压紧力最小值点对应的压力，此压力即S1密封结构对应的电堆的组装力；

所述密封结构是指不同形状的密封结构及不同容积率的密封结构任意一种组合形式的密封结构；其中不同形状的密封结构是指半圆、扁平、圆形、异形密封结构中的任意一种密封结构，不同容积率的密封结构是指容积率范围为70％-110％的密封结构中的任意一种容积率对应的密封结构。

2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池电堆组装力的推算方法，其特征在于：

所述S1中的双极板是指任意形状的复合双极板或石墨双极板或金属双极板。

3.一种推算质子交换膜燃料电池电堆组装力的装置，所述燃料电池电堆的双极板氢、氧两侧任选一种密封结构进行密封，其特征在于：

置于所述的燃料电池电堆的双极板与MEA之间的压力感测元件，其用于实时检测双极板与MEA之间的压力；

电子万能试验机，该电子万能试验机用于对放置有压力感测元件的燃料电池电堆施加一组压力；

讯号接收处理单元，该讯号接收处理单元用于采集并记录每一压力条件下，对应的双极板与MEA接触状态图像；

分析处理单元，该分析处理单元用于对各所述双极板与MEA接触状态图像进行图像分析处理以获得当前密封结构对应的电堆的组装力；所述图像分析处理过程：①、基于各所述双极板与MEA接触状态图像，获得不同压力下双极板与MEA所有接触点各自对应的压强分布数据；②、按照接触点压强分布数据乘以对应的接触点面积换算获得各接触点对应的接触点压力值，同时上述双极板与MEA接触状态图像判断出双极板的密封区与流场区位置；③、基于上述所有接触点压力值及密封区与流场区位置，分别获得不同压力下密封区所受压力值关系曲线与流场区所受压力值关系曲线；④、在上述不同压力下流场区受力曲线中找到压紧力最小值点对应的压力，此压力为对应的电堆的组装力；

所述双极板是指任意形状的复合双极板或石墨双极板或金属双极板；所述密封结构是指不同形状的密封结构及不同容积率的密封结构任意一种组合形式的密封结构；其中不同形状的密封结构是指半圆、扁平、圆形、异形密封结构中的任意一种密封结构，不同容积率的密封结构是指容积率范围为70％-110％的密封结构中的任意一种容积率对应的密封结构。

4.根据权利要求3所述的推算质子交换膜燃料电池电堆组装力的装置，其特征在于：

所述图像分析处理过程中的③是指将双极板密封区所有接触点压力值加和得到密封区压力值，将双极板流场区所有接触点压力值加和得到流场区压力值，将二者压力值的加和等于此图像采集条件下电子万能试验机施加的压力，进而得到不同压力下密封区所受压力值的关系曲线与流场区所受压力值的关系曲线。

5.根据权利要求3所述的推算质子交换膜燃料电池电堆组装力的装置，其特征在于：

所述压紧力最小值点是指在双极板与MEA之间压紧力与接触电阻的关系曲线中查找接触电阻为常值时压紧力的最小值。