[发明专利]一种适用于高温SOFC/SOEC电堆自动增压装置及电堆密封性测定方法

说明书

本发明公开了一种适用于高温SOFC/SOEC电堆自动增压装置及电堆密封性测定方法，其特征在于，包括用于装载电堆的温控腔体、用于对电堆进行压力加载的载荷加载单元、用于检测电堆密封性的密封检测单元、以及电控单元；所述温控腔体内具有加热元件，能够将温控腔体内加热至电堆需要的测试温度；所述载荷加载单元为一对，对称的设置在温控腔体两侧，且贯穿温控腔体设置，将电堆夹紧在温控腔体内，并对电堆进行压力加载；所述密封检测单元包括两组以上的管路，通过测定管路内进出气体流量来判断电堆的密封性；所述电控单元分别与温控腔体的加热元件、载荷加载单元通过电路连接，通过电控单元分别对加热元件和载荷加载单元进行控制。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，尤其涉及一种高温固体氧化物燃料电池(SOFC)及固体氧化物电解池(SOEC)电堆自动增压装置及电堆密封性测定方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种在中高温条件下将化学能转化为电能的发电装置，而固体氧化物电解池(SOEC)可以看作SOFC的逆运行，是将电能和热能转化为化学能的储能装置。二者都是在高温下(700～900℃)运行，且单电池的物理结构及单电池组堆的方式相似，结构组件均需要具备一定的强度和抗冲击能力。SOFC及SOEC电堆是发生电化学反应的场所，也是SOFC及SOEC动力系统核心部分，由多个单体电池以串联方式层叠组合构成，将各单体之间嵌入密封件，经前、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢，即构成电堆。在单体电池层叠过程中为了保证各连接部件充分接触，需要在电堆上加载一定的机械压力。

目前应用在SOFC及SOEC电池电堆增压设备屈指可数，CN201720309830.1公开的“一种适用于中高温的固体氧化物燃料电池电堆加压装置”，对电堆上下两侧施压，通过顶盖和底座对电堆的中心位置施压，加压效果差，而侧壁无法进行加压，接触效果差；专利CN202010277961.2公开的“一种固体氧化物燃料电池电堆加压装置”，在进行电堆增压过程中，存在电堆受压不能同步受力问题，容易导致密封件受损；专利CN201910373675.3公开的“一种燃料电池电堆组装用液压机”，虽然电堆增压均匀受力方面相比前两项发明有所改进，但其所述的液压机进行燃料电池电堆组装时，通过上、下驱动装置对电堆施加压力，由于电堆自身重力原因，很难达到上下驱动装置同时施力控制，这不利于电堆两侧均匀受力。同时以上专利均未考虑到电堆在高温情况下增压组堆。由于高温SOFC及SOEC电堆的密封材料大部分采用玻璃陶瓷类硬密封材料，热膨胀系数较大，电堆在高温(700～900℃)环境下，密封组件容易膨胀破损，若前期电堆在高温环境下控制合理，均匀加压施力，同时监测电堆高温增压过程中的密封性能，则有利于电堆后期的使用寿命。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种适用于高温SOFC/SOEC电堆的自动增压装置，解决当前高温SOFC/SOEC电堆增压过程中受力不均问题，进一步提高电堆密封效果，实现电堆在高温环境下的自动增压及测试一体化控制，提高了电堆组堆产品的质量，为高温电堆增压设备工业化提供新的思路。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种适用于高温SOFC/SOEC电堆自动增压装置，其特征在于，包括用于装载电堆的温控腔体、用于对电堆进行压力加载的载荷加载单元、用于检测电堆密封性的密封检测单元、以及电控单元；

所述温控腔体内具有加热元件，能够将温控腔体内加热至电堆需要的测试温度；

所述载荷加载单元为一对，对称的设置在温控腔体两侧，且贯穿温控腔体设置，将电堆夹紧在温控腔体内，并对电堆进行压力加载；

所述密封检测单元包括两组以上的管路，通过测定管路内进出气体流量来判断电堆的密封性；

所述电控单元分别与温控腔体的加热元件、载荷加载单元通过电路连接，通过电控单元分别对加热元件和载荷加载单元进行控制。