氢燃料电池单层膜电极测试设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种氢燃料电池单层膜电极测试设备，其包括供气单元、加热单元、反应单元和功率测量单元；反应单元包括依次层叠的阳极固定板、阳极绝缘层、阳极集流板、阳极板、阴极板、阴极集流板、阴极绝缘层和阴极固定板，被测试的膜电极夹在阳极板和阴极板之间；阳极板和阴极板上都设有进气口和出气口；阳极板和阴极板与膜电极接触的一面上开有蛇形流道槽，蛇形流道槽的两连接进气口和出气口；两个进气口都通过导管连接供气单元。供气单元提供燃料气体，加热单元加热阳极板和阴极板。两种气体分别从两个进气口进入到基板，在膜电极的催化下发生反应，产生电流，功率测量单元对反应单元的输出功率进行检测，从而获得测试结果。

Monolayer Membrane Electrode Testing Equipment for Hydrogen Fuel Cells

The utility model discloses a single-layer membrane electrode testing device for hydrogen fuel cells, which comprises a gas supply unit, a heating unit, a reaction unit and a power measurement unit; the reaction unit comprises an anode fixing plate, an anode insulating layer, an anode collector, an anode plate, a cathode plate, a cathode collector, a cathode insulating layer and a cathode fixing plate, in which the tested membrane electrode is clamped on the anode. Between the plate and the cathode plate; both the anode plate and the cathode plate are provided with an air inlet and an air outlet; on the contact side of the anode plate and the cathode plate with the membrane electrode, there is a serpentine channel groove, which is connected by two inlets and an air outlet; both inlets are connected by a conduit to the air supply unit. The gas supply unit provides fuel gas, and the heating unit heats the anode plate and the cathode plate. The two gases enter the substrate from two intake ports, react with the catalysis of membrane electrodes, and generate current. The power measurement unit detects the output power of the reaction unit to obtain the test results.

【技术实现步骤摘要】
氢燃料电池单层膜电极测试设备
本技术涉及一种燃料电池领域，尤其是涉及一种氢燃料电池单层膜电极测试设备。
技术介绍
氢燃料电池的单层膜电极由催化剂、气体扩散层和质子交换膜组成。催化剂一般都制备于气体扩散层（碳纸）或者质子交换膜上。通过热压，将阴极催化剂、阴极碳纸、质子交换膜、阳极催化剂和阳极碳纸结合在一起，使其形成一个发电的整体，这也就是膜电极。由于催化剂的作用，氢气和氧气发生化学反应，氢质子通过质子交换膜，同时电子会从阴极传输到阳极，产生电流。单片膜电极的发电功率决定整个氢燃料电池的发电功率，而发电功率又是决定氢燃料电池性能的重要因素。对于氢燃料电池膜电极，发电功率是一项重要的燃料电池指标。一个一千瓦发电功率的氢燃料电池电堆会需要几十片单层膜电极，在氢燃料电池电堆组装之前需要对膜电极进行活化，更需要对单层膜电极的功率进行测试，以确保其能正常使用，并判断膜电极的效率。所以，必须有一个膜电极单层膜电极设备对其进行测试。膜电极的发电功率与氢气空气的湿度、气体压力、温度和驱动负载电压等物理量密切相关。目前主要的氢燃料电池的膜电极测试装置为电化学测试，通过测试循环伏安曲线等来测定其催化效率而目前一些测试设备操作复杂，工作环境危险，而且不能给膜电极提供精确的温度控制，对于反应气体的供应皆采取直接供应的方式，不能对其进行有效利用。
技术实现思路
本技术主要是解决现有技术所存在的测试设备操作复杂、危险程度高、可控性低等的技术问题，提供一种操作简单、安全性高、能够灵活改变测试参数的氢燃料电池单层膜电极测试设备。本技术针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种氢燃料电池单层膜电极测试设备，包括供气单元、加热单元、反应单元和功率测量单元；所述反应单元包括依次层叠的阳极固定板、阳极绝缘层、阳极集流板、阳极板、阴极板、阴极集流板、阴极绝缘层和阴极固定板，被测试的膜电极夹在阳极板和阴极板之间；阳极板上设有阳极进气口和阳极出气口，阴极板上设有阴极进气口和阴极出气口；阳极板与膜电极接触的一面上开有第一蛇形流道槽，第一蛇形流道槽的第一端连接阳极进气口，第一蛇形流道槽的第二端连接阳极出气口；阴极板与膜电极接触的一面上开有第二蛇形流道槽，第二蛇形流道槽的第一端连接阴极进气口，第二蛇形流道槽的第二端连接阴极出气口；阳极进气口和阴极进气口都通过导管连接供气单元；阳极集流板和阴极集流板都通过导线连接功率测量单元；加热单元与阳极板和阴极板直接接触。供气单元提供燃料（一般为氢气和氧气），加热单元加热阳极板和阴极板，为反应提供合适的温度。两种气体分别从阳极进气口和阴极进气口进入到基板，在膜电极的催化下发生反应，产生电流，功率测量单元对反应单元的输出功率进行检测，从而获得测试结果。作为优选，所述阳极固定板和阴极固定板为铝合金材质，阳极绝缘层和阴极绝缘层为PVC材质，阳极集流板和阴极集流板为纯铜材质，阳极板和阴极板为石墨材质，阳极固定板、阳极绝缘层、阳极板、阳极集流板、阴极固定板、阴极绝缘层、阴极板和阴极集流板四周边沿上都打8个匹配的小孔，每个小孔中贯穿有一个螺栓固定。两块固定板为反应单元提供固定和防护作用，有效提高了安全性。作为优选，所述供气单元包括高压氢气钢瓶、空气压缩器、第一气体加湿器、第二气体加湿器、第一阀门和第二阀门；高压氢气钢瓶的出口连接第一阀门入口，第一阀门出口通过导管连接阳极进气口，第一气体加湿器串接第一阀门和阳极进气口之间；空气压缩器的出口连接第二阀门入口，第二阀门出口通过导管连接阴极进气口，第二加湿器串接在第二阀门和阴极进气口之间。作为优选，所述供气单元还包括第一流量计和第二流量计，第一流量计串接在第一阀门和阳极进气口之间，第二流量计串接在第二阀门和阴极进气口之间。高压氢气钢瓶提供氢气，空气压缩机提供氧气。阀门用于调整氢气和氧气的输入量，可以获得最佳的反应比例。气体加湿器对进入反应单元的气体加湿。流量计用于测量进入反应单元的气体流量。作为优选，所述加热单元包括温控器、两个发热管和两个热敏电阻，发热管和热敏电阻都与温控器电连接，阳极板和阴极板上都开有发热管插孔和热敏电阻插孔，每个发热管插孔中插有一个发热管，每个热敏电阻插孔中插有一个热敏电阻。热敏电阻测量极板的温度并反馈到温控器，温控器通过继电器控制发热管的工作，从而使极板温度处于合适的区间。作为优选，所述功率测量单元包括电压表、电流表和电阻器，所述电流表与电阻器串联以后跨接在阳极集流板和阴极集流板之间，电压表与电阻器并联。功率测量单元对反应单元的输出功率进行检测。本技术带来的有益效果是，结构简单，易于操作，安全性高、能够灵活改变测试参数。附图说明图1是本技术的一种结构框图；图2是本技术的一种供气单元示意图；图3是本技术的一种反应单元爆炸结构示意图；图4是本技术的一种阳极板结构图；图中：1、供气单元；2、加热单元；3、反应单元；4、功率测量单元；11、高压氢气钢瓶；12、空气压缩器；13、第一气体加湿器；14、第二气体加湿器；15、第一阀门；16、第二阀门；17、第一流量计；18、第二流量计；31、阳极固定板；32、阳极绝缘层；33、阳极集流板；34、阳极板；35、阴极板；36、阴极集流板；37、阴极绝缘层；38、阴极固定板；39、阳极进气口；40、阴极进气口；41、发热管插孔；42、热敏电阻插孔；43、第一蛇形流道槽；44、连接孔；45、阳极出气口。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本技术的技术方案作进一步具体的说明。实施例：本实施例的一种氢燃料电池单层膜电极测试设备，如图1所示，包括供气单元1、加热单元2、反应单元3和功率测量单元4。如图3所示，所述反应单元包括依次层叠的阳极固定板31、阳极绝缘层32、阳极集流板33、阳极板34、阴极板35、阴极集流板36、阴极绝缘层37和阴极固定板38，被测试的膜电极夹在阳极板和阴极板之间；阳极板上设有阳极进气口39和阳极出气口45，阴极板上设有阴极进气口40和阴极出气口；如图4所示，阳极板与膜电极接触的一面上开有第一蛇形流道槽43，第一蛇形流道槽的第一端通过连接孔44连接阳极进气口，第一蛇形流道槽的第二端通过连接孔连接阳极出气口；阴极板结构与阳极板相同，阴极板与膜电极接触的一面上开有第二蛇形流道槽，第二蛇形流道槽的第一端通过连接孔连接阴极进气口，第二蛇形流道槽的第二端通过连接孔连接阴极出气口；阳极进气口和阴极进气口都通过导管连接供气单元；阳极集流板和阴极集流板都通过导线连接功率测量单元；加热单元与阳极板和阴极板直接接触。阳极固定板和阴极固定板为铝合金材质，阳极绝缘层和阴极绝缘层为PVC材质，阳极集流板和阴极集流板为纯铜材质，阳极板和阴极板为石墨材质，阳极固定板、阳极绝缘层、阳极板、阳极集流板、阴极固定板、阴极绝缘层、阴极板和阴极集流板四周边沿上都打8个匹配的小孔，每个小孔中贯穿有一个螺栓固定。如图2所示，供气单元包括高压氢气钢瓶11、空气压缩器12、第一气体加湿器13、第二气体加湿器14、第一阀门15和第二阀门16；高压氢气钢瓶的出口连接第一阀门入口，第一阀门出口通过导管连接阳极进气口，第一气体加湿器串接第一阀门和阳极进气口之间；空气压缩器的出口连接第二阀门入口，第二阀门出口通过导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢燃料电池单层膜电极测试设备，其特征在于，包括供气单元、加热单元、反应单元和功率测量单元；所述反应单元包括依次层叠的阳极固定板、阳极绝缘层、阳极集流板、阳极板、阴极板、阴极集流板、阴极绝缘层和阴极固定板，被测试的膜电极夹在阳极板和阴极板之间；阳极板上设有阳极进气口和阳极出气口，阴极板上设有阴极进气口和阴极出气口；阳极板与膜电极接触的一面上开有第一蛇形流道槽，第一蛇形流道槽的第一端连接阳极进气口，第一蛇形流道槽的第二端连接阳极出气口；阴极板与膜电极接触的一面上开有第二蛇形流道槽，第二蛇形流道槽的第一端连接阴极进气口，第二蛇形流道槽的第二端连接阴极出气口；阳极进气口和阴极进气口都通过导管连接供气单元；阳极集流板和阴极集流板都通过导线连接功率测量单元；加热单元与阳极板和阴极板直接接触。

【技术特征摘要】
1.一种氢燃料电池单层膜电极测试设备，其特征在于，包括供气单元、加热单元、反应单元和功率测量单元；所述反应单元包括依次层叠的阳极固定板、阳极绝缘层、阳极集流板、阳极板、阴极板、阴极集流板、阴极绝缘层和阴极固定板，被测试的膜电极夹在阳极板和阴极板之间；阳极板上设有阳极进气口和阳极出气口，阴极板上设有阴极进气口和阴极出气口；阳极板与膜电极接触的一面上开有第一蛇形流道槽，第一蛇形流道槽的第一端连接阳极进气口，第一蛇形流道槽的第二端连接阳极出气口；阴极板与膜电极接触的一面上开有第二蛇形流道槽，第二蛇形流道槽的第一端连接阴极进气口，第二蛇形流道槽的第二端连接阴极出气口；阳极进气口和阴极进气口都通过导管连接供气单元；阳极集流板和阴极集流板都通过导线连接功率测量单元；加热单元与阳极板和阴极板直接接触。2.根据权利要求1所述的氢燃料电池单层膜电极测试设备，其特征在于，所述阳极固定板和阴极固定板为铝合金材质，阳极绝缘层和阴极绝缘层为PVC材质，阳极集流板和阴极集流板为纯铜材质，阳极板和阴极板为石墨材质，阳极固定板、阳极绝缘层、阳极板、阳极集流板、阴极固定板、阴极绝缘层、阴极板和阴极集流板四周边沿上都打8个匹配的小孔，每个小孔中贯穿有一个螺栓固定。...

【专利技术属性】
技术研发人员：周科，秦子威，汪宏斌，陈卓，李颖，
申请(专利权)人：金华市畔星科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33