專利名稱：燃料電池內(nèi)部溫度測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及燃料電池領(lǐng)域，具體為質(zhì)子交換膜燃料電池組內(nèi)部溫度的 測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
燃料電池是一種將燃料與氧化劑中的化學(xué)能通過(guò)電極上的電催化反應(yīng)直接 轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。它不受卡諾循環(huán)的限制，可以高效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為 電能。由于世界環(huán)境污染日益嚴(yán)重和能源危機(jī)的出現(xiàn)加強(qiáng)了人們對(duì)石油替代品 的開發(fā)，燃料電池是最有希望成為石油的可替代產(chǎn)品，因此世界各國(guó)都在投巨 資加大燃料電池事業(yè)的研究和開發(fā)，由于燃料電池在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用，成為 下一代汽車的發(fā)展方向，世界各大汽車公司也紛紛加入到燃料電池事業(yè)開發(fā)的 行列，促進(jìn)了燃料電池事業(yè)的快速發(fā)展，燃料電池己經(jīng)進(jìn)入到商業(yè)化的前夜。
隨著燃料電池事業(yè)的快速發(fā)展和商業(yè)化的推進(jìn)，燃料電池的壽命和可靠性 成為燃料電池向前的發(fā)展的關(guān)鍵，要想提高燃料電池的壽命和可靠性，必須了 解燃料電池內(nèi)部反應(yīng)情況和狀態(tài)變化情況，來(lái)對(duì)燃料電池進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，提高 燃料電池的壽命和可靠性；本方法是通過(guò)觀察燃料電池內(nèi)部的溫度分布，來(lái)判 斷燃料電池內(nèi)部的反應(yīng)情況，作為燃料電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)好壞的判據(jù)，來(lái)改進(jìn)燃料 電池結(jié)構(gòu)，提高燃料電池壽命和可靠性。針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問(wèn)題， 研究設(shè)計(jì)一種新型的燃料電池內(nèi)部溫度測(cè)量裝置，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在 的問(wèn)題是十分必要的。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)研究一種新 型的燃料電池內(nèi)部溫度測(cè)量裝置。通過(guò)觀察燃料電池運(yùn)行過(guò)程中內(nèi)部溫度分布 和溫度變化，根據(jù)溫度分布和變化情況判斷燃料電池的氣體分配情況，從而改 進(jìn)燃料電池結(jié)構(gòu)，提高燃料電池的運(yùn)行壽命和可靠性。本實(shí)用新型所述的燃料電池內(nèi)部溫度測(cè)量裝置，是利用銅絲漆包線和康銅絲漆包線制備成微型熱電偶。 將制備好的微型熱電偶與溫度采集元件連接。將多個(gè)微型熱電偶安裝在燃料電
池內(nèi)部MEA膜電極組件表面不同位置，并和雙極板組裝成燃料電池。本實(shí)用新 型所述用銅絲漆包線和康銅絲漆包線制作的微型熱電偶，也可以用其他型號(hào)的 微型熱電偶代替，進(jìn)行燃料電池內(nèi)部溫度的測(cè)量。本實(shí)用新型所述的制成微型 熱電偶所用的銅絲漆包線和康銅絲漆包線，也可以用其他熱電偶材料代替制做。 本實(shí)用新型所述的用于制備微型熱電偶的銅絲漆包線和康銅絲漆包線直徑為 0. 05-0.lmm。
本實(shí)用新型所述的燃料電池內(nèi)部溫度測(cè)量裝置，在將制備好的微型熱電偶 與溫度采集元件連接后，先用標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)、恒溫水浴和冰水混合物對(duì)其進(jìn)行溫 度校正。以保持溫度測(cè)量的準(zhǔn)確度。
利用本實(shí)用新型可以測(cè)量燃料電池內(nèi)部某一節(jié)或某幾節(jié)的內(nèi)部溫度，也可 以測(cè)量燃料電池內(nèi)同一節(jié)不同位置的溫度分布和變化。
通過(guò)該裝置可以直觀地觀察到燃料電池內(nèi)部溫度分布和變化，有效的獲悉 燃料電池內(nèi)部反應(yīng)情況，發(fā)現(xiàn)燃料電池存在的問(wèn)題，從而改進(jìn)燃料電池結(jié)構(gòu)， 提高燃料電池的運(yùn)行壽命和可靠性，促進(jìn)燃料電池的商業(yè)化發(fā)展。
本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)新穎、制作方法簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)，具有積極的 社會(huì)效益和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。


本實(shí)用新型共有4張附圖，其中
附圖1微型熱電偶結(jié)構(gòu)和標(biāo)定示意圖
附圖2燃料電池內(nèi)部溫度測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖
附圖3加載過(guò)程中電池內(nèi)部溫度分布和變化曲線圖
附圖4不同加載速度時(shí)燃料電池內(nèi)部溫度變化曲線圖
圖中1、微型熱電偶2、銅絲漆包線3、康銅絲漆包線4、溫度采集 元件5、標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)6、恒溫水浴7、冰水混合物8、 MEA膜電極組件9、雙 極板
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的具體實(shí)施例如附圖所示，利用O. lmm的銅絲漆包線2和0. lmm
的康銅絲漆包線3制作成微型熱電偶1，利用標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)5進(jìn)行標(biāo)定(如圖l)，將 3個(gè)微型熱電偶1安裝在燃料電池內(nèi)部的MEA膜電極組件8表面(如圖2)。利用溫 度釆集元件4觀察燃料電池運(yùn)行過(guò)程中的內(nèi)部溫度的分布和變化。
其具體工作步驟如下
A、 利用O. lmm銅絲漆包線2和0. lmm康銅絲漆包線3制備成微型熱電偶1， 用于測(cè)量燃料電池內(nèi)部的溫度，具體制備工藝如下，將O. lmm銅絲漆包線2的一 端和O. lmm康銅絲漆包線3的一端的外漆去除，然后將去除外漆的銅絲和康銅絲 焊結(jié)在一起(或燒結(jié)在一起)，制成微型熱電偶l。將制備的微型熱電偶l與溫度 采集元件4連接，并用標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)5、恒溫水浴6和冰水混合物7對(duì)其進(jìn)行溫度校 正。
B、 將3個(gè)微型熱電偶1安裝在燃料電池內(nèi)部MEA膜電極組件8表面不同位置并 和雙極板9組裝成燃料電池。
C、 將安裝有微型熱電偶l的燃料電池置于燃料電池評(píng)價(jià)裝置上運(yùn)行，電池 運(yùn)行溫度為6(TC，空氣壓力25kpa，氫氣壓力40kpa，空氣利用率40% ，氫氣利用 率95%。
D、 利用溫度采集元件4與微型熱電偶1連接，觀察燃料電池運(yùn)行過(guò)程中，燃 料電池內(nèi)部的溫度分布和變化。
E、 加載過(guò)程中燃料電池內(nèi)部溫度分布和變化的測(cè)量。試驗(yàn)結(jié)果表明加載過(guò) 程中燃料電池內(nèi)部的溫度變化分布有所不同(如圖3所示)，加載過(guò)程中燃料電 池進(jìn)口處溫度變化較大，其他部位變化不明顯。通過(guò)觀察燃料電池內(nèi)部的溫度 分布和溫度變化(圖3)，可知燃料電池運(yùn)行過(guò)程中，燃料電池內(nèi)部的溫度分布 和變化是不一致的，加載瞬間燃料電池反應(yīng)氣體進(jìn)口處溫度迅速上升，達(dá)到一 定溫度后逐漸下降，然后趨于平穩(wěn)，燃料電池中間和出口溫度變化相對(duì)較弱， 表明燃料電池運(yùn)行過(guò)程中燃料電池內(nèi)部反應(yīng)是不一致的，易導(dǎo)致燃料電池局部 損傷或失效，影響燃料電池的壽命和穩(wěn)定性。
F、 不同加載速度燃料電池內(nèi)部溫度變化的測(cè)量，測(cè)量結(jié)果表明加載速度越 快，燃料電池內(nèi)部溫度變化幅度越大(如圖4所示)，表明加載速度越快，該處 反應(yīng)越劇烈，對(duì)燃料電池的損傷越大，因此可以改進(jìn)燃料電池結(jié)構(gòu)或優(yōu)化操作 條件，提高燃料電池反應(yīng)的一致性，提高燃料電池的壽命和可靠性。
通過(guò)本實(shí)用新型可以直觀地觀察到燃料電池內(nèi)部溫度分布和變化，有效的 獲悉燃料電池內(nèi)部反應(yīng)情況，發(fā)現(xiàn)燃料電池存在的問(wèn)題，從而改進(jìn)燃料電池結(jié) 構(gòu)，提高燃料電池的運(yùn)行壽命和可靠性。
權(quán)利要求1、一種燃料電池內(nèi)部溫度測(cè)量裝置，其特征在于微型熱電偶(1)與溫度采集元件(4)連接；將多個(gè)微型熱電偶(1)安裝在燃料電池內(nèi)部MEA膜電極組件(8)表面不同位置，并和雙極板(9)組裝成燃料電池。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池內(nèi)部溫度測(cè)量裝置，其特征在于用于制 備微型熱電偶(1)的銅絲漆包線(2)和康銅絲漆包線(3)直徑為0. 05-0. lmm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種燃料電池內(nèi)部溫度測(cè)量裝置，其結(jié)構(gòu)在于是利用銅絲漆包線和康銅絲漆包線制備成微型熱電偶。將制備好的微型熱電偶與溫度采集元件連接。將多個(gè)微型熱電偶安裝在燃料電池內(nèi)部MEA膜電極組件表面不同位置，并和雙極板組裝成燃料電池。觀察運(yùn)行中燃料電池內(nèi)部各節(jié)和各部位溫度分布和變化。通過(guò)該裝置可以直觀地觀察到燃料電池內(nèi)部溫度分布和變化，有效的獲悉燃料電池內(nèi)部反應(yīng)情況，發(fā)現(xiàn)燃料電池存在的問(wèn)題，從而改進(jìn)燃料電池結(jié)構(gòu)，提高燃料電池的運(yùn)行壽命和可靠性。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)新穎、制作方法簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)，故屬于一種集經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性為一體的新型燃料電池內(nèi)部溫度測(cè)量裝置。
文檔編號(hào)G01K7/02GK201181244SQ200720015230
公開日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2007年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月9日
發(fā)明者明 侯, 侯中軍, 孫立言, 徐洪峰, 明平文, 燕希強(qiáng), 衣寶廉 申請(qǐng)人:新源動(dòng)力股份有限公司