本發(fā)明涉及氫燃料電池的雙極板，特別是預(yù)測(cè)微觀層面下氫燃料電池雙極板受低壓大電流時(shí)凸點(diǎn)處溫度的方法。

背景技術(shù)：

1、氫燃料電池具有節(jié)能、環(huán)保和零碳等優(yōu)點(diǎn)，未來(lái)在商用車領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。

2、由于燃料電池電堆裝配設(shè)計(jì)的緣故，在微觀層面下，雙極板的表面是凹凸不平的，在接觸時(shí)雙極板上的凸點(diǎn)因?yàn)榉蔷€性力電接觸而產(chǎn)生瞬時(shí)大電流，產(chǎn)生高溫使雙極板被蝕穿，導(dǎo)致電池失效?，F(xiàn)有技術(shù)中，無(wú)法預(yù)測(cè)雙極板上的凸點(diǎn)受到不同法向載荷或不同的接觸電壓時(shí)的溫度變化，無(wú)法預(yù)防不正當(dāng)?shù)碾娊佑|關(guān)系。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本部分的目的在于概述本發(fā)明的實(shí)施例的一些方面以及簡(jiǎn)要介紹一些較佳實(shí)施例。在本部分以及本申請(qǐng)的說(shuō)明書摘要和發(fā)明名稱中可能會(huì)做些簡(jiǎn)化或省略以避免使本部分、說(shuō)明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡(jiǎn)化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

2、鑒于上述和/或現(xiàn)有的氫燃料電池中雙極板存在的問(wèn)題，提出了本發(fā)明。

3、因此，本發(fā)明所要解決的問(wèn)題在于現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法預(yù)測(cè)出在不同法向載荷或不同接觸電壓下對(duì)雙極板上的凸點(diǎn)的溫度的影響，本發(fā)明能預(yù)測(cè)法向載荷和接觸電壓對(duì)微觀層面下凸點(diǎn)處溫度的影響，可以針對(duì)法向載荷與接觸電壓做出相應(yīng)調(diào)整，有效預(yù)防不正當(dāng)?shù)碾娊佑|關(guān)系，有助于提高整體電堆的安全性和可靠性。

4、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：預(yù)測(cè)微觀層面下氫燃料電池雙極板受低壓大電流時(shí)凸點(diǎn)處溫度的方法，包括以下步驟，

5、s1準(zhǔn)備若干個(gè)大小相同的不銹鋼板和不銹鋼鋼板數(shù)量相同的不銹鋼電流針和若干不同重量的砝碼，其中不銹鋼電流針朝下的一端為半球體；

6、s2將不銹鋼電流針、不銹鋼板進(jìn)行表面拋光處理，實(shí)驗(yàn)前用酒精進(jìn)行表面擦拭；

7、s3將不銹鋼板和不銹鋼電流針安裝到實(shí)驗(yàn)設(shè)備上，不銹鋼電流針的底部能壓在不銹鋼板上，不銹鋼電流針底部和不銹鋼板接觸的點(diǎn)模擬為凸點(diǎn)，對(duì)不銹鋼電流針上連接的壓力傳感器進(jìn)行調(diào)零；

8、s4給不銹鋼電流針連接正電夾，不銹鋼板連接負(fù)電夾；

9、s5正電夾和負(fù)電夾分別連接電源的正極和負(fù)極，不銹鋼電流針與不銹鋼板接觸形成電流回路，改變施加在不銹鋼電流針上的法向載荷，測(cè)量不同法向載荷下凸點(diǎn)處的溫度；改變電源電壓，測(cè)量不同電壓下不銹鋼電流針和不銹鋼板接觸處的溫度。

10、作為本發(fā)明中預(yù)測(cè)微觀層面下氫燃料電池雙極板受低壓大電流時(shí)凸點(diǎn)處溫度的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括底板，所述底板上側(cè)排布有若干立柱，立柱上側(cè)固定連接有頂板，立柱之間的底板上連接有用于安裝不銹鋼板的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，底板和頂板之間固定連接有至少兩個(gè)立桿，所述立桿上滑動(dòng)連接有用于放置砝碼的調(diào)壓板，調(diào)壓板上端固定連接有方便砝碼插接的吊桿，吊桿上端固定有用于連接吊繩的吊耳，實(shí)驗(yàn)架的上端轉(zhuǎn)動(dòng)連接有兩個(gè)在左右方向上間隔設(shè)置的滑輪，最左端的滑輪左側(cè)在頂板左側(cè)外，調(diào)壓板下側(cè)固定連接有壓力傳感器，壓力傳感器下端固定連接有絕緣套，不銹鋼電流針固定連接在絕緣套下部，不銹鋼電流針的底部在絕緣套下方。

11、作為本發(fā)明中預(yù)測(cè)微觀層面下氫燃料電池雙極板受低壓大電流時(shí)凸點(diǎn)處溫度的方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述絕緣套下方的不銹鋼電流針上套裝有能導(dǎo)電的導(dǎo)電塊，導(dǎo)電塊上開(kāi)有連接孔，連接孔外緣的導(dǎo)電塊上開(kāi)有夾緊槽，夾緊槽兩側(cè)的導(dǎo)電塊上開(kāi)有螺孔，使用導(dǎo)電螺栓旋進(jìn)一個(gè)螺孔穿過(guò)夾緊槽后旋進(jìn)另一個(gè)螺孔，使夾緊槽收緊，導(dǎo)電塊夾緊在不銹鋼電流針上，正電夾夾在導(dǎo)電螺栓上。

12、作為本發(fā)明中預(yù)測(cè)微觀層面下氫燃料電池雙極板受低壓大電流時(shí)凸點(diǎn)處溫度的方法的一種優(yōu)選方案，其中：在測(cè)量不同法向載荷對(duì)凸點(diǎn)處溫度影響時(shí)，設(shè)定固定的接觸電壓，通過(guò)在升降板上放置不同砝碼來(lái)模擬不同法向載荷，設(shè)定測(cè)量時(shí)間一，通過(guò)熱成像儀實(shí)時(shí)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)時(shí)不銹鋼電流針頂端的溫度情況，達(dá)到設(shè)定的時(shí)間后，導(dǎo)出溫度數(shù)據(jù)一；在測(cè)量不同接觸電壓對(duì)凸點(diǎn)處溫度影響時(shí)，控制法向載荷為5n，通過(guò)改變輸出電壓，設(shè)定測(cè)量時(shí)間二，通過(guò)熱成像儀實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度的變化，達(dá)到設(shè)定的時(shí)間后，導(dǎo)出溫度數(shù)據(jù)二。

13、作為本發(fā)明中預(yù)測(cè)微觀層面下氫燃料電池雙極板受低壓大電流時(shí)凸點(diǎn)處溫度的方法的一種優(yōu)選方案，其中：步驟s5中，還包括以下步驟，利用comsol仿真軟件對(duì)不銹鋼電流針和不銹鋼板進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，設(shè)置半球面與下極板的上表面為接觸對(duì)，并使整體形成裝配體，模擬微觀層面下電接觸時(shí)不同法向載荷與接觸電壓分別對(duì)凸點(diǎn)處溫度的影響，預(yù)測(cè)不同法向載荷下凸點(diǎn)處的溫度和不同接觸電壓下凸點(diǎn)處的溫度。

14、作為本發(fā)明中預(yù)測(cè)微觀層面下氫燃料電池雙極板受低壓大電流時(shí)凸點(diǎn)處溫度的方法的一種優(yōu)選方案，其中：預(yù)測(cè)不同法向載荷下凸點(diǎn)處的溫度如下式所示，

15、

16、其中，y為凸點(diǎn)處溫度，y0是凸點(diǎn)處的初始溫度，a1和a2均為實(shí)常數(shù)；t為時(shí)間，x1為法向載荷。

17、作為本發(fā)明中預(yù)測(cè)微觀層面下氫燃料電池雙極板受低壓大電流時(shí)凸點(diǎn)處溫度的方法的一種優(yōu)選方案，其中：預(yù)測(cè)不同接觸電壓下凸點(diǎn)處的溫度如下式所示，

18、

19、其中，x2為接觸電壓，b1和b2均為實(shí)常數(shù)。

20、本發(fā)明有益效果為：通過(guò)精準(zhǔn)預(yù)測(cè)法向載荷和接觸電壓對(duì)微觀層面下凸點(diǎn)處溫度的影響，可以針對(duì)法向載荷與接觸電壓做出相應(yīng)調(diào)整，有效預(yù)防不正當(dāng)?shù)碾娊佑|關(guān)系，有助于提高整體電堆的安全性和可靠性。

技術(shù)特征：

1.預(yù)測(cè)微觀層面下氫燃料電池雙極板受低壓大電流時(shí)凸點(diǎn)處溫度的方法，其特征在于：包括以下步驟，

2.如權(quán)利要求1所述的預(yù)測(cè)微觀層面下氫燃料電池雙極板受低壓大電流時(shí)凸點(diǎn)處溫度的方法，其特征在于：所述實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括底板，所述底板上側(cè)排布有若干立柱，立柱上側(cè)固定連接有頂板，立柱之間的底板上連接有用于安裝不銹鋼板的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，底板和頂板之間固定連接有至少兩個(gè)立桿，所述立桿上滑動(dòng)連接有用于放置砝碼的調(diào)壓板，調(diào)壓板上端固定連接有方便砝碼插接的吊桿，吊桿上端固定有用于連接吊繩的吊耳，實(shí)驗(yàn)架的上端轉(zhuǎn)動(dòng)連接有兩個(gè)在左右方向上間隔設(shè)置的滑輪，最左端的滑輪左側(cè)在頂板左側(cè)外，調(diào)壓板下側(cè)固定連接有壓力傳感器，壓力傳感器下端固定連接有絕緣套，不銹鋼電流針固定連接在絕緣套下部，不銹鋼電流針的底部在絕緣套下方。

3.對(duì)如權(quán)利要求2所述預(yù)測(cè)微觀層面下氫燃料電池雙極板受低壓大電流時(shí)凸點(diǎn)處溫度的方法，其特征在于：所述絕緣套下方的不銹鋼電流針上套裝有能導(dǎo)電的導(dǎo)電塊，導(dǎo)電塊上開(kāi)有連接孔，連接孔外緣的導(dǎo)電塊上開(kāi)有夾緊槽，夾緊槽兩側(cè)的導(dǎo)電塊上開(kāi)有螺孔，使用導(dǎo)電螺栓旋進(jìn)一個(gè)螺孔穿過(guò)夾緊槽后旋進(jìn)另一個(gè)螺孔，使夾緊槽收緊，導(dǎo)電塊夾緊在不銹鋼電流針上，正電夾夾在導(dǎo)電螺栓上。

4.如權(quán)利要求2所述的預(yù)測(cè)微觀層面下氫燃料電池雙極板受低壓大電流時(shí)凸點(diǎn)處溫度的方法，其特征在于：在測(cè)量不同法向載荷對(duì)凸點(diǎn)處溫度影響時(shí)，設(shè)定固定的接觸電壓，通過(guò)在升降板上放置不同砝碼來(lái)模擬不同法向載荷，設(shè)定測(cè)量時(shí)間一，通過(guò)熱成像儀實(shí)時(shí)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)時(shí)不銹鋼電流針頂端的溫度情況，達(dá)到設(shè)定的時(shí)間后，導(dǎo)出溫度數(shù)據(jù)一；在測(cè)量不同接觸電壓對(duì)凸點(diǎn)處溫度影響時(shí)，控制法向載荷為5n，通過(guò)改變輸出電壓，設(shè)定測(cè)量時(shí)間二，通過(guò)熱成像儀實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度的變化，達(dá)到設(shè)定的時(shí)間后，導(dǎo)出溫度數(shù)據(jù)二。

5.如權(quán)利要求4所述的預(yù)測(cè)微觀層面下氫燃料電池雙極板受低壓大電流時(shí)凸點(diǎn)處溫度的方法，其特征在于：步驟s5中，還包括以下步驟，利用comsol仿真軟件對(duì)不銹鋼電流針和不銹鋼板進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，設(shè)置半球面與下極板的上表面為接觸對(duì)，并使整體形成裝配體，模擬微觀層面下電接觸時(shí)不同法向載荷與接觸電壓分別對(duì)凸點(diǎn)處溫度的影響，預(yù)測(cè)不同法向載荷下凸點(diǎn)處的溫度和不同接觸電壓下凸點(diǎn)處的溫度。

6.如權(quán)利要求5所述的預(yù)測(cè)微觀層面下氫燃料電池雙極板受低壓大電流時(shí)凸點(diǎn)處溫度的方法，其特征在于：預(yù)測(cè)不同法向載荷下凸點(diǎn)處的溫度如下式所示，

7.如權(quán)利要求6所述的預(yù)測(cè)微觀層面下氫燃料電池雙極板受低壓大電流時(shí)凸點(diǎn)處溫度的方法，其特征在于：預(yù)測(cè)不同接觸電壓下凸點(diǎn)處的溫度如下式所示，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了預(yù)測(cè)微觀層面下氫燃料電池雙極板受低壓大電流時(shí)凸點(diǎn)處溫度的方法，包括以下步驟，S1準(zhǔn)備若干不銹鋼板、不銹鋼電流針和若干不同重量的砝碼，不銹鋼電流針下部為半球體；S2將不銹鋼電流針、不銹鋼板進(jìn)行表面拋光處理；S3將不銹鋼板和不銹鋼電流針安裝到實(shí)驗(yàn)設(shè)備上，不銹鋼電流針底部能壓在不銹鋼板上，對(duì)不銹鋼電流針上連接的壓力傳感器進(jìn)行調(diào)零；S4給不銹鋼電流針連接正電夾，不銹鋼板連接負(fù)電夾；S5正電夾和負(fù)電夾連接電源，改變施加在不銹鋼電流針上的法向載荷，測(cè)量不同法向載荷下凸點(diǎn)處的溫度；改變電壓，測(cè)量不同電壓下凸點(diǎn)處的溫度；使用本發(fā)明能預(yù)測(cè)法向載荷和接觸電壓對(duì)微觀層面下凸點(diǎn)處溫度的影響，能有效預(yù)防不正當(dāng)?shù)碾娊佑|關(guān)系。

技術(shù)研發(fā)人員：關(guān)棟,蔡新元,張純,李夢(mèng)祥,李競(jìng),陳真,陳婷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：揚(yáng)州大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30