[发明专利]一种膜电极发电性能测试极板控温组件

说明书

本发明涉及一种膜电极发电性能测试极板控温组件，包括膜电极测试用空气极板、膜电极测试用氢气极板，空气极板流场背面一侧的进出口角孔区布置有极板流场背面密封圈，氢气极板流场一侧的气体进出口角孔四周布置有极板流场侧密封圈，空气极板、氢气极板流场背面中部均安装收集电流的集流板，空气极板、氢气极板流场背面分别设置有空气极板电加热块、氢气极板电加热块，空气极板电加热块、氢气极板电加热块均采用铸铝或铸铜电加热块，且分别通过前端板、后端板固定，前端板、后端板外侧分别设有前压紧板、后压紧板；本发明能够解决现有测试极板控温技术中，存在的加热功率密度小，换热温差小，加热速度慢，不利于安全可靠运行的不足。

[技术领域]

本发明属于氢燃料电池制造、检测技术领域，具体地说是一种膜电极发电性能测试极板控温组件。

[背景技术]

氢燃料电池通过氢气和氧气间的催化反应直接产生电能，是一种高效、清洁的能源转换系统。氢燃料单电池包括膜电极、双极板与密封件。膜电极是燃料电池电化学反应区域，由质子交换膜、催化剂和气体扩散层组成。膜电极电输出性能是设计、评价膜电极的重要技术参数，影响膜电极输出性能的因素有双极板流场结构，反应气体运行工况条件如流量、温度、压力和湿度。膜电极输出性能测试多采用单电池，因测试极板数量少，电化学反应产生废热少，不足以平衡极板环境散热损失。为控制膜电极测试工况温度条件，需要布置加热组件以平衡，控制测试极板温度。否则，随测试时间增加，测试极板的壁温逐渐下降，将会直接影响膜电极测试温度和测试结果。

目前，传统的膜电极单电池测试装置的结构是：膜电极两侧分布布置阴极板、阳极板。阴极板反应区背面依次叠落集流板、压紧板、硅胶加热。阳极板背面依次叠落集流板、压紧板和硅胶加热片。反应气体空气、氢气进出口均布置在极板厚度一侧。极板加热组件是硅胶加热片，由硅胶、玻璃纤维、合金电阻丝或金属箔热压硫化而成，标准厚度约1.5mm。由于常见硅胶加热片常见功率密度范围0.6-1.0W/cm²，耐温150℃，保护温度100℃，硅胶加热片通过加热压紧板后再导热给极板，使得换热温差小，加热负荷小，控温响应速度慢，加热时间长。而且，硅胶加热片属软性电加热膜元件，耐压和耐磨强度低，在膜电极性能测试过程，频繁拆装过程易导致材料破裂，不利于安全可靠运行。

[发明内容]

本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种膜电极发电性能测试极板控温组件，能够解决现有测试极板控温技术中，存在的加热功率密度小，换热温差小，加热速度慢，不利于安全可靠运行的不足。

为实现上述目的设计一种膜电极发电性能测试极板控温组件，包括膜电极测试用空气极板4、膜电极测试用氢气极板5，所述膜电极测试用空气极板4、膜电极测试用氢气极板5均采用石墨材质且均在反应区布置流场，所述膜电极测试用空气极板4流场背面一侧的进出口角孔区布置有极板流场背面密封圈9，所述膜电极测试用氢气极板5流场一侧的气体进出口角孔四周布置有极板流场侧密封圈10，所述膜电极测试用空气极板4、膜电极测试用氢气极板5流场背面中部均布置有卡槽16，所述卡槽16用于安装收集电流的集流板11，所述膜电极测试用空气极板4、膜电极测试用氢气极板5流场背面分别设置有空气极板电加热块8、氢气极板电加热块12，所述空气极板电加热块8、氢气极板电加热块12分别与集流板11接触连接，所述空气极板电加热块8、氢气极板电加热块12均采用铸铝或铸铜电加热块，且分别通过前端板3、后端板6固定，所述前端板3、后端板6外侧分别设置并压紧有前压紧板1、后压紧板7。

作为优选，所述集流板11材质为紫铜，所述集流板11表面设置有镀金层。

作为优选，所述空气极板电加热块8、氢气极板电加热块12的电加热芯体采用陶瓷绝缘，所述空气极板电加热块8、氢气极板电加热块12加热面积与待测膜电极活化反应面积相同。

作为优选，所述前端板3、后端板6内侧分别加工有用于固定空气极板电加热块8、氢气极板电加热块12的凹槽17，所述空气极板电加热块8、氢气极板电加热块12通过凹槽17内置于前端板3、后端板6上。