[发明专利]一种燃料电池的中子成像表征装置和应用

权利要求书

1.一种燃料电池的中子成像表征装置，其特征在于：包括中空密闭的石墨箱(9)，于石墨箱(9)的左侧壁面上设有放置有光纤平面透镜(2)的光窗，放置光纤平面透镜(2)的光窗外部设有中子源(1)；于石墨箱(9)内设有一可旋转的旋转台(3)，燃料电池(4)置于旋转台(3)上，于石墨箱(9)内旋转台(3)的右侧设有一平板状闪烁器(5)，闪烁器(5)的四周边缘与石墨箱(9)的内壁面密闭连接，于石墨箱(9)的右侧壁面上设有放置有凸透镜(7)的光窗，于放置凸透镜(7)的光窗外部设有相机(8)；

处于石墨箱(9)外部的中子源(1)发出的中子经光纤平面透镜(2)后照射到燃料电池(4)上，衰减的中子信号经闪烁器(5)转化为可见光再经凸透镜(7)放大后于相机成像；

所述石墨箱(9)为壁面采用石墨板制备的箱体或内壁面带有石墨材料层的箱体；所述石墨箱与中子束平行的四周壁面内部穿插有冷却循环流道；所述冷却循环流道的进口和出口穿透石墨箱壁面，设置于箱体外部。

2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：

于石墨箱(9)的一侧壁面上开设有通孔，通孔内设有光纤平面透镜(2)，光纤平面透镜(2)的四周边缘与通孔内壁面密闭连接，形成一带光纤平面透镜(2)的光窗。

3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：于石墨箱(9)内闪烁器(5)的右侧设有反射镜(6)，于闪烁器(5)右侧的石墨箱(9)壁面上设有放置凸透镜(7)的光窗，于放置凸透镜(7)的光窗外部设有相机(8)；

处于石墨箱(9)外部的中子源(1)发出的中子经光纤平面透镜(2)后照射到燃料电池(4)上，衰减的中子信号经闪烁器(5)转化为可见光，可见光经反射镜(6)反射再经凸透镜(7)放大后于相机成像。

4.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：

于石墨箱(9)的侧壁面上开设有通孔，通孔内设有凸透镜(7)，凸透镜(7)的四周边缘与通孔内壁面密闭连接，形成一带凸透镜的光窗。

5.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：燃料电池组件包括阴极板、阳极板、流场板、螺丝、集流板和密封垫，其中阴极板、阳极板、流场板、集流板和螺丝使用易于中子束穿透的金属铝，按照阴极板、集流板、流场板、密封垫、膜电极、密封垫、流场板、集流板、阳极板的顺序依次叠加在一起，并用螺丝固定。

6.按照权利要求5所述的装置，其特征在于：所述阴极板和阳极板远离膜电极一侧的表面中部设有凹槽，膜电极于阴极板和阳极板远离膜电极一侧表面的投影处于凹槽内。

7.按照权利要求5或6所述的装置，其特征在于：所述阴极板上靠近膜电极一侧表面带有阴极流场，阳极板上靠近膜电极一侧表面带有阳极流场，阴极流场入口通过管路与空气气源相连通，阳极流场入口通过管路与氢气气源相连通；膜电极中膜为浸渍有磷酸溶液的质子交换膜。

8.一种权利要求1-7任一所述装置的应用，其特征在于：用于检测燃料电池中含有磷酸的膜电极上的磷酸分布状态。