[发明专利]一种用于在线测量透水双极板漏气量的装置及方法

说明书

本发明属于质子交换膜燃料电池技术领域，涉及一种在线测量燃料电池堆氧化剂腔向循环水腔漏气量的装置。包括缓冲容器，缓冲容器为双层结构，内层设有内胆，内胆上部敞口与外层连通；缓冲容器设有冷却剂入口与内胆连通；缓冲器外层设有冷却剂出口，冷却剂出口的管路设有阀门一；还包括读数容器，读数容器与缓冲容器密封连通；读数容器顶部设有排气口；排气口的管路设有阀门二。本发明的测量装置可以直接串联到燃料电池堆测试台架或电池系统中对氧化剂腔向循环水腔的漏气量进行在线测量，具有测量方便，准确度高，不受测试台架或电池系统中其他气体影响等优点。

技术领域

本发明属于质子交换膜燃料电池技术领域，涉及一种在线测量燃料电池堆氧化剂腔向循环水腔漏气量的装置，尤其适用于质子交换膜燃料电池堆中透水双极板燃料电池堆。

背景技术

质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种将燃料与氧化剂中的化学能直接高效地转化为电能的发电装置。质子交换膜燃料电池由于具有能量转化效率高、环境友好、启动速度快，环境污染小等显著优点，已被认为是电动汽车、固定电站、各种移动电源的首选电源之一。双极板是质子交换膜燃料电池堆中的重要组件，它具有流体分配，导电、冷却、分割燃料和氧化剂等功能。常见的双极板（传统双极板）有三腔：燃料腔、氧化剂腔、冷却剂腔，三腔之间保持分隔开，流体在三腔中互不流通。燃料电池堆中的电化学生成水进入氧化剂腔中后，直接被气流或在重力作用下被带出电池。

近年来出现了一种新型透水双极板（CN 1179428C，CN 101501909A），其燃料腔与氧化剂腔保持隔开，但氧化剂腔与冷却剂腔之间存在一种透水板（或称为“多孔性水传输板”）。这种透水双极板除了具有上述传统双极板功能以外，还具有透水阻气功能。所谓透水阻气是指燃料电池在运行过程中，氧化剂腔内的生成水能够借助于氧化剂腔和冷却剂腔之间的压力差直接透过双极板的透水板进入冷却剂腔，然后随着冷却剂排出电池堆，同时氧化剂腔中的气体却不会透过透水板进入冷却剂腔中。透水双极板这种独特的透水阻气功能极大的减轻了氧化剂腔内气体的流速要求，提高了电池的水管理能力，并保证了氧化剂的高利用率。

然而上述透水双极板燃料电池堆在实际运行过程中需要控制透水板氧化剂腔与冷却剂腔之间的压力差在其承受的范围内，若操作压力控制不当超出这个范围，透水板便会出现漏气现象，失去其原有的阻气功能；若透水板发生损坏或密封出现问题时，也会使得透水板发生漏气现象；随着燃料电池堆运行温度的升高，透水双极板的阻气功能也会有所下降，也会使得透水板发生漏气现象。这时需要对运行过程中的燃料电池堆的漏气量进行定量测量。通常的作法是等待电池堆运行一段时间后，冷却剂箱收集满冷却剂以后，通过冷却剂箱的排放口使用量筒采用排水法计时收集冷却剂箱中的氧化剂气体。此种方法需要等待较长时间，而且在收集氧化剂气体过程中会受到冷却剂箱中的补压气体的干扰，影响测量结果的准确性。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的缺点和不足，提供了一种在线测量透水双极板燃料电池堆氧化剂腔向冷却剂腔漏气量的装置。该装置可以直接串联到电池堆的测试台架或测试系统中，该测试装置在测试过程中不受冷却剂箱中补压气体的影响，可以准确测得氧化剂腔向冷却剂腔中漏出的气体体积。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种在线测量透水双极板漏气量的装置，所述量装置包括：

缓冲容器，所述缓冲容器为双层结构，内层设有内胆，所述内胆上部敞口与外层连通；所述缓冲容器设有冷却剂入口与所述内胆连通；所述缓冲器外层设有冷却剂出口，所述冷却剂出口的管路设有阀门一；

读数容器，所述读数容器与缓冲容器密封连通；所述读数容器顶部设有排气口；所述排气口的管路设有阀门二。

循环冷却剂从燃料电池堆冷却剂出口流出经过缓冲容器上冷却剂进口流入测量装置，从缓冲容器上冷却剂出口流出进入测试台架或系统的冷却剂箱。

上述技术方案中，进一步地，所述读数容器透明可视，所述读数容器具有可读出容器内液体体积的刻度。