[发明专利]一种燃料电池极板和膜电极的气密性测试设备

说明书

本发明涉及燃料电池技术领域,尤其涉及一种燃料电池极板和膜电极的气密性测试设备。该燃料电池极板和膜电极的气密性测试设备包括压合机构、压板组件和气路结构，压合机构用于密封压合待测定极板或膜电极，压板组件用于固定待密封压合的极板或膜电极，气路结构与压板组件及待测定极板或膜电极连接。该燃料电池极板和膜电极的气密性测试设备使用流量法测试原理，将单一质量流量计用于检测气路结构设计中，同时改进测试设备的安装结构，可准确测量外泄漏、各腔串漏数据，满足了极板和膜电极可采用一台设备进行全面的气密性检测的要求，节约了成本，操作便利。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池极板和膜电极的气密性测试设备。

背景技术

氢燃料电池电堆是燃料和氧化剂气体发生电化学反应、从而产生电能的场所，它由数量不等的扁平单电池堆叠、串联组成。每个单电池内含代替电解质的膜电极(组件)和两侧用于传导电、热的双极板。膜电极与双极板之间的特殊位置布置有密封结构，是燃料电池电堆的核心工艺之一，这些密封件将每个单电池分隔成独立的腔室，需要保证每个腔室内的反应气体、冷却液等不外漏、不串漏，为电堆的弹性密封结构提供回弹力，并且需要在各种高低温环境中保证寿命，是保证电堆机械性能和安全性的重要部分。

双极板由两片单极板(阴极板和阳极板)粘合或激光焊接组成，组成后的双极板内部通常用于通过冷却液，双极板外露的两个表面布满流道，分别通过燃料气体和氧化剂气体，被称为双极板的两个工作面(阴极工作面、阳极工作面)，两个工作面上制作的密封件用于封堵上述两种反应气体，必须保证他们不外漏、不串漏。因此双极板的外泄漏量、内泄漏量都是双极板制造后必要的检测参数，同时，单极板本身也必须在制造中通过检测，排除由隐裂、穿孔等问题造成的内泄漏。

膜电极(组件)含有质子交换膜、气体扩散层、催化剂层等，其中质子交换膜需要将燃料气体和氧化剂气体的分子分隔开来，仅允许被催化剂脱去电子的氢质子穿透，但是实际上，仍然有微量氢、氮、氧分子在气体压差和浓度差的作用下扩散到另一侧，是实际制造过程中不可避免的。此外，通常由于薄膜针孔或者边框封装等问题导致的超量泄漏，容易形成氢氧界面现象、引起电池反极、降低发电效率、降低电池寿命等，给燃料电池运行带来严重风险。因此，膜电极的气密性检测是氢燃料电池制造过程中必不可少的环节。

现有的燃料电池气密性检测设备，均使用气缸或液压缸驱动，无法精确保证双极板压紧力，且分为单极板(单片双极板)检测、双极板检测、膜电极检测三种；无法做到兼容，需要购买不同的测试设备，提高了投入成本。

进而，单极板、双极板、膜电极的气密性检测，均使用单一进气管路流量计、压力表或出气管路流量计、压力表进行检测，无法兼顾外泄漏和各腔串漏准确测量，存在检测时间长、测量数据与实际存在偏差等缺点。

专利申请《一种单片双极板用气密检测液压机》CN110044557A，使用液压缸驱动，测试原理使用流量法，但流量计设置在进气管路上，不能准确测量各腔体间串漏数据，使用3个流量计，成本高，且仅能检测单片双极板。《一种氢燃料电池膜电极组件的缺陷检测设备》CN211425779U，使用气缸驱动，测试原理使用压差法，不能准确测量膜电极泄漏数据，且仅能检测膜电极组件(MEA)。《一种氢燃料电池双极板测漏装置》CN209979178U，使用气缸驱动，测试原理使用压差法，由于气体压差较小，存在小压差下测试合格，但在高压差下测试不合格的风险，且仅能检测单片双极板。《氢燃料电池双极板密封试验设备》CN211651979U，使用气缸驱动，测试原理使用流量法，流量计只在进气管路上，不能精确测量各腔体串漏数据，且仅能检测单片双极板。

发明内容

本发明提供了一种燃料电池极板和膜电极的气密性测试设备，使用流量法测试原理，将单一质量流量计用于检测气路结构设计中，同时改进测试设备的安装结构，可准确测量外泄漏、各腔串漏数据，满足了极板和膜电极可采用一台设备进行全面的气密性检测的要求，节约了成本，操作便利，解决了现有技术中存在的问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：