[发明专利]一种氢燃料电池堆气体泄漏柔性监测装置

说明书

本发明涉及氢燃料电池堆气体泄漏监测技术，具体是一种氢燃料电池堆气体泄漏柔性监测装置。本发明解决了传统氢燃料电池堆气体泄漏监测技术只关注氢燃料电池堆的进出口位置是否发生气体泄漏，而忽略了氢燃料电池堆的单体电池连接处是否发生气体泄漏的问题。一种氢燃料电池堆气体泄漏柔性监测装置，包括监测单元、上位机、报警器；所述监测单元包括柔性电容式传感器、柔性绝缘壳体、两根导线、电容数据采集模块；所述柔性电容式传感器包括柔性上极板、柔性下极板、柔性衬底、若干个头部朝上的柔性半椭球介电体。本发明适用于氢燃料电池堆气体泄漏监测。

技术领域

本发明涉及氢燃料电池堆气体泄漏监测技术，具体是一种氢燃料电池堆气体泄漏柔性监测装置。

背景技术

氢燃料电池堆在经过长时间工作后，伴随着内部环境的变化，加上行驶过程中受到的外部震动，容易发生应力不均和部件错位，导致氢燃料电池堆发生反应气体(氢气或氧气)泄漏，从而容易影响氢燃料电池堆的使用安全、缩短氢燃料电池堆的使用寿命、引发燃爆事故。因此，为了保障氢燃料电池堆的使用安全、延长氢燃料电池堆的使用寿命、防止燃爆事故的发生，需要对氢燃料电池堆是否发生气体泄漏进行监测。

传统监测技术是在储氢罐出口、供气供氢管路、进气阀等部位安装普通气压传感器，并采用普通气压传感器进行监测。传统监测技术由于自身原理所限，只关注氢燃料电池堆的进出口位置是否发生气体泄漏，而忽略了氢燃料电池堆的单体电池连接处是否发生气体泄漏。因此，当氢燃料电池堆的单体电池连接处发生气体泄漏且气体泄漏量较小时，普通气压传感器由于灵敏度较低，且安装在距离单体电池较远的储氢罐出口、供气供氢管路、进气阀等部位，往往无法及时准确监测到气体泄漏，由此容易错失最佳补救时机，从而导致氢燃料电池堆工作的安全系数较低。

研究表明：捕蝇草植株顶端长有捕虫夹，能够分泌蜜汁吸引蚁虫，一旦蚁虫靠近叶片，在2～25s的时间内触碰到捕虫夹上的感官绒毛，捕蝇草就会以极快的速度闭合捕虫夹将蚁虫抓住。其原理在于：捕虫夹的两侧长有三根感官绒毛，当蚁虫触碰到感官绒毛时，压迫感官绒毛根部感觉细胞，产生电荷信号使捕虫夹弯曲闭合。因此，如果能通过仿生捕蝇草的感官绒毛来对氢燃料电池堆的单体电池连接处是否发生气体泄漏进行监测，势必能够实现及时准确监测。

基于此，有必要发明一种氢燃料电池堆气体泄漏柔性监测装置，该装置具有柔性贴附特征和高灵敏度特性，能够及时准确监测到氢燃料电池堆单体电池连接处的气体泄漏，弥补传统氢燃料电池堆气体泄漏监测技术的不足。

发明内容

本发明为了解决传统氢燃料电池堆气体泄漏监测技术只关注氢燃料电池堆的进出口位置是否发生气体泄漏，而忽略了氢燃料电池堆的单体电池连接处是否发生气体泄漏的问题，提供了一种氢燃料电池堆气体泄漏柔性监测装置。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种氢燃料电池堆气体泄漏柔性监测装置，包括监测单元、上位机、报警器；

所述监测单元包括柔性电容式传感器、柔性绝缘壳体、两根导线、电容数据采集模块；

所述柔性电容式传感器包括柔性上极板、柔性下极板、柔性衬底、若干个头部朝上的柔性半椭球介电体；柔性上极板和柔性下极板平行正对；柔性衬底的下表面紧贴柔性下极板的上表面；各个柔性半椭球介电体呈正方形阵列排布于柔性衬底的上表面，且各个柔性半椭球介电体的头部均紧贴柔性上极板的下表面；

柔性绝缘壳体紧密包裹于柔性电容式传感器外侧；

两根导线均密封贯穿柔性绝缘壳体；

柔性上极板和柔性下极板分别通过两根导线与电容数据采集模块电连接；

电容数据采集模块与上位机电连接；

上位机与报警器电连接。

所述监测单元贴附于氢燃料电池堆的单体电池连接处。