[发明专利]燃料电池的极板和电堆气密性检测系统及其检测方法

说明书

燃料电池的极板和电堆气密性检测系统及其检测方法，本发明涉及燃料电池的极板和电堆气密性检测，为快速自动测试提供设备方法。本发明燃料电池电堆气密性检测系统包括自动化控制单元、气体控制单元、被测单元、夹具和压机；气体控制单元通过管路与被测单元连接；气体控制单元与自动化控制单元连接。本发明提供的检测系统减少燃料电池双极板不同腔体的压差冲击和判断泄露发生。简化的结构也有利于快速的多个测试的连续进行，直接减少总的测试时间。

技术领域

本发明用于质子交换膜燃料电池的极板和电堆气密性检测，对检测装置进行气体置换、排空和清洗，测定被检测单元的外部泄露和内部各腔体之间的泄露。

背景技术

质子交换膜燃料电池使用双极板作为单电池的组件，作为单电池的支撑和流体分隔板，除多孔板技术，一般均是采用气密性材料阻隔气体、液体在不同流体空腔之间的互串，也阻止流体向外部空间泄露。由于实际生产技术的限制，板片不能做到绝对的气密，密封件也存在一定的泄露速率，这些需要在装配之前作出检测，以筛选出不合格品，保障最终产品质量，因此各生产厂商对规定条件下的泄漏量做技术性的标准规定，超过规定则认为是不合格产品。

这一检测技术通常是在一定温度下，通常是室温，在入口对极板流场腔体提供选定的气体种类和气体压力，出口封闭，测量向外部以及其它通道的泄漏量。一般双极板有氢气、空气、冷却剂三个不同的腔体，向外部泄露简称外漏，向内部板间泄露简称内漏，检测的压力一般采用高低两个，或者多个，实际检测内容也具有多个。

不同的检测内容之间需要进行切换，因此，需要一系列控制阀做压力、流向的转换，以及做出排空、清扫等技术控制，包括气体种类变化时的置换。对于工业化生产过程，需要自动化和连续化的快速检测，因此简化控制流程和减少阀体数量，将减小设备体积和重量、有利于生产布局，部件的减少也有利于降低故障发生率，有利于生产的快速进行。减少的阀门部件也有利于减少泄漏点、减少死体积，特别是对于被测单元内部容积相对比较小的情况。一般来说，平衡时间正比于死体积，快速的多个测试的连续进行，死体积直接影响总的测试时间。

专利申请CN109301286A提供一种测定双极板装配区域密封性的检测装置技术，但是并不定量测定其泄露的具体数据。

专利申请CN110178255A提供一种确定燃料电池堆的密封性的方法，通过使用燃料，通过测定一定条件下的燃料消耗引起的压力变化与标准数值之间的对比，得到密封性的评价。这个方法主要应用于电堆整堆和发动机运行阶段。

专利CN103900773B提供一种电堆测漏方法，对电堆充压后观测压力丧失速度作为外漏的评价方法，以皂膜流量计为内漏的评价方法，方法可靠，但是由于使用皂膜流量计降低自动化程度，人工参与的操作较多。

专利申请CN109781355A使用真空检测箱，在箱内测定被测物的气体泄漏，对于特殊要求具有意义，对于常规生产和实验，则只能检测总体外漏数据，并且速度较慢。

专利CN108120568A对各路气体均使用待测电堆前后的流量计，不仅流量计数量增加数倍增加成本，例如常规3路需要6只流量计，如果量程范围加大，实际需要更多的流量计，而且前后流量数据差作为泄露量，也受到流量计精度影响，例如一般精度为1％的流量计难以判断是流量计正常偏差还是泄露。

专利CN104180958B采用提供定3个定容积气体储存容器提供给燃料电池的3个腔，测量其连通各个腔体后，压力降与时间的关系，计算出各腔的各种泄漏量。很明显，由于测量使用的压力在变化，并不能代表特定压力下的泄露速度。对于单电池和该电池的叠片将由于相同压力降的时间差异出现测试时间的倍数差异。

发明内容