一種可以在線監(jiān)控組裝力的燃料電池組及其測(cè)試方法
【專利摘要】一種可以在線監(jiān)控組裝力的燃料電池組，包括分別設(shè)在電堆主體兩端的端板與壓板，它有如下特點(diǎn)：在端板與壓板之間夾有一組裝力監(jiān)控板，該組裝力監(jiān)控板內(nèi)嵌入壓力傳感器并設(shè)有插接件，壓力傳感器與插接件通過導(dǎo)線ⅰ連接。一種上述燃料電池組組裝力的在線監(jiān)控方法，包括以下步驟：裝好燃料電池組。通過導(dǎo)線ⅱ連接組裝力監(jiān)控板上的插接件與壓力表屏上的各壓力表。對(duì)裝好的燃料電池組加壓，緊固。將加壓后的燃料電池組置于燃料電池測(cè)試平臺(tái)上，通過各壓力表顯示數(shù)值的加和確定電堆內(nèi)部組裝力的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。通過本發(fā)明的方法可以在電堆全壽命周期內(nèi)完全掌握電堆內(nèi)部組裝力的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。為電堆的使用、檢修提供了有力的根據(jù)。
【專利說明】一種可以在線監(jiān)控組裝力的燃料電池組及其測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于燃料電池【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]燃料電池組裝力的設(shè)定，一般采用兩種方法實(shí)現(xiàn):1)在電堆組裝過程中通過萬能試驗(yàn)機(jī)或油壓機(jī)等施加壓力到電堆的設(shè)定組裝力，然后對(duì)電堆進(jìn)行緊固；2)標(biāo)定電堆端板、集流板及所有雙極板和膜電極等所有電堆部件的尺寸，通過厚度和壓深推算電堆組裝力。
[0003]方法I)有兩個(gè)缺陷:一是組裝過程撤掉萬能試驗(yàn)機(jī)或油壓機(jī)等設(shè)備后，組裝力需要靠電堆自身的彈簧類緊固件維持，難以保證組裝力的一致性；二是燃料電池電堆在實(shí)際運(yùn)行過程中因溫度、壓力等的變化，會(huì)導(dǎo)致燃料電池電堆內(nèi)部壓力也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，此方法完全無法表征出來。
[0004]方法2 )是根據(jù)燃料電池堆各組件的厚度疊加計(jì)算出一個(gè)高度，然后根據(jù)壓深計(jì)算出一個(gè)電堆厚度，再通過設(shè)備壓到這個(gè)厚度。該方法除了具有方法I)的通病外，因電堆部件尺寸在厚度方向很薄而難以準(zhǔn)確測(cè)定，會(huì)進(jìn)一步增大誤差。
[0005]燃料電池電堆經(jīng)過運(yùn)行或放置一定時(shí)間后，電堆組裝力會(huì)隨操作條件的變化而變化。此外，電堆內(nèi)部各部件也會(huì)發(fā)生老化。因此，電堆內(nèi)部組裝力處于一個(gè)不斷變化的過程，而非一個(gè)定量。已有技術(shù)只能確定或估算電堆組裝時(shí)的起始組裝力，電堆組裝后的組裝力無法測(cè)定。
[0006]中國(guó)專利CN103063375A公開了一種研究燃料電池電堆組裝力與密封性的在線測(cè)試方法，它通過萬能試驗(yàn)機(jī)給電堆外加組裝力同時(shí)對(duì)組裝力進(jìn)行標(biāo)定，考察不同組裝力下的電堆密封性。但萬能試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大，不適合與燃料電池電堆測(cè)試裝置聯(lián)用；且萬能試驗(yàn)機(jī)是主動(dòng)施加力，而不能被動(dòng)的測(cè)試電堆自身的組裝力變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出以下技術(shù)方案:一種可以在線監(jiān)控組裝力的燃料電池組，包括分別設(shè)在電堆主體兩端的端板與壓板，它有如下特點(diǎn):在端板與壓板之間夾有一組裝力監(jiān)控板，該組裝力監(jiān)控板內(nèi)嵌入壓力傳感器并設(shè)有插接件，壓力傳感器與插接件通過導(dǎo)線i連接。
[0008]一種上述燃料電池組組裝力的在線監(jiān)控方法，包括以下步驟:
[0009]I)裝好燃料電池組。
[0010]2)設(shè)有壓力表屏，并通過導(dǎo)線ii連接組裝力監(jiān)控板上的插接件與壓力表屏上的各壓力表。
[0011]3)對(duì)裝好的燃料電池組加壓，緊固。
[0012]4)將加壓后的燃料電池組置于燃料電池測(cè)試平臺(tái)上，通過各壓力表顯示數(shù)值的加和確定電堆內(nèi)部組裝力的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
[0013]通過本發(fā)明的方法可以:1)首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)燃料電池內(nèi)部組裝力的準(zhǔn)確標(biāo)定，為電堆的組裝及質(zhì)量一致性控制提供支持；2)有助于避免電堆組裝過程中發(fā)生組裝力過載現(xiàn)象，避免電堆在組裝過程中損壞，減少?gòu)U品率，提高經(jīng)濟(jì)效益；3)可在電堆全壽命周期內(nèi)完全掌握電堆內(nèi)部組裝力的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，為研究電堆在不同操作條件下的組裝力變化、電堆組裝力衰變等提供數(shù)據(jù)支持，進(jìn)而深化對(duì)燃料電池的認(rèn)知，推動(dòng)燃料電池產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)程；4)為電堆的使用、檢修提供了有力的根據(jù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為圖2、圖3中序號(hào)為3的部件即組裝力監(jiān)控板的結(jié)構(gòu)示意圖
[0015]圖2為帶有組裝力的在線監(jiān)控功能的燃料電池的組裝示意圖
[0016]圖3為本發(fā)明一種可以在線監(jiān)控組裝力的燃料電池組及其測(cè)試方法的組裝示意圖
[0017]圖中:1.燃料電池測(cè)試平臺(tái)；2.壓板；3.組裝力監(jiān)控板；4.端板；5.電堆主體；
6.導(dǎo)線ii ；7.壓力表屏；8.壓力傳感器；9.導(dǎo)線i ;10.插接件。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)說明:
[0019]I)在組裝力監(jiān)控板3上均布8個(gè)微型壓力傳感器8。本例中微型壓力傳感器8采用型號(hào)為CYY-06，量程為O?6kN的產(chǎn)品。每個(gè)傳感器8都通過刻在組裝力監(jiān)控板3上的導(dǎo)線i1-9通道與插接件10相連。圖1給出了這種
[0020]組裝力監(jiān)控板3的結(jié)構(gòu)。
[0021]2)進(jìn)行燃料電池電堆的組裝。首先在油壓機(jī)的下壓板2上堆疊常規(guī)電堆部件，包括上下兩個(gè)端板4及端板間的電堆主體5，電堆主體5由150節(jié)單電池。單電池包括雙極板和膜電極。然后，在電堆主體5的上端板4上面堆疊組裝力監(jiān)控板3，每個(gè)每個(gè)傳感器8分別與通過插接件10、導(dǎo)線1-6與壓力表屏7上的各壓力表相連，壓力表型號(hào)為CYY-YB-4TD。圖2表示出這種帶有組裝力的在線監(jiān)控功能的燃料電池的組成。
[0022]電堆組裝完成后，組裝力監(jiān)控板3便作為燃料電堆電堆5的一部分而存在。不論是在電堆在不同的溫度、操作壓力、工作電密條件下運(yùn)行，還是電堆停機(jī)，都可以通過壓力傳感器8實(shí)現(xiàn)對(duì)燃料電池電堆內(nèi)部組裝力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0023]3)通過油壓機(jī)施加40kN組裝力對(duì)電堆主體5加壓、緊固，而后撤掉油壓機(jī)的力，電堆5組裝完成；
[0024]4)參照?qǐng)D3，將電堆5置于燃料電池測(cè)試平臺(tái)I上進(jìn)行運(yùn)行測(cè)試，通過各個(gè)傳感器顯示數(shù)值的加和即可確定電堆內(nèi)部組裝力的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。電堆停機(jī)時(shí)的內(nèi)部組裝力亦可即時(shí)讀取。
【權(quán)利要求】
1.一種可以在線監(jiān)控組裝力的燃料電池組，包括分別設(shè)在電堆主體(5)兩端的端板(4)與壓板(2)，其特征在于:在所述的端板(4)與壓板(2)之間夾有一組裝力監(jiān)控板(3)，該組裝力監(jiān)控板(3 )內(nèi)嵌入壓力傳感器(8 )并設(shè)有插接件(10 )，所述壓力傳感器(8 )與插接件(10)通過導(dǎo)線i (9)連接。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池組組裝力的在線監(jiān)控方法，包括以下步驟: 1)裝好按權(quán)利要求1所述的燃料電池組； 2)設(shè)有壓力表屏(7)，并通過導(dǎo)線ii(6)連接組裝力監(jiān)控板(3)上的插接件(10)與所述壓力表屏(7)上的各壓力表； 3)對(duì)裝好的燃料電池組加壓，緊固； 4)將加壓后的燃料電池組置于燃料電池測(cè)試平臺(tái)(I)上，通過各壓力表顯示數(shù)值的加和確定電堆內(nèi)部組裝力的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】H01M8/04GK103633354SQ201310653705
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】付宇, 侯中軍, 徐乃濤, 王紅梅, 趙帥 申請(qǐng)人:新源動(dòng)力股份有限公司