燃料电池内部分区检测双极板制造技术

本发明专利技术属于燃料电池测量技术领域，涉及燃料电池内部分区检测双极板。采用两块印刷电路板的通孔内安装电阻，电阻两端分别连接于两印刷电路板通孔侧面，将印刷电路板嵌入安装在两个绝缘边框中，得到燃料电池内部分区检测双极板。电阻体积小、精度高且温度系数小，能提高测量精度；气体压强传感器穿设于导电片，获得气体压强。嵌入式安装能避免对电池结构产生影响，可减少测试双极板厚度，方便安装在电堆任意位置；采用印刷电路板使布线整齐、可靠，能避免出现各区短路现象，减少装配复杂性；印刷电路板上安装导电片可实现流道加工。实现对电池内部三维空间任意位置电流密度与气体压强分布的同步在线监测。

Bipolar Plate for Partition Inspection in Fuel Cell

【技术实现步骤摘要】
燃料电池内部分区检测双极板
本专利技术属于燃料电池测量
，更具体地说，是涉及一种燃料电池内部分区检测双极板。
技术介绍
质子交换膜燃料电池(以下简称燃料电池)具有许多潜在的用途，比如便携式电源小型社区发电站等，也被认为是交通工具中最有发展前景的洁净动力源之一。为此世界各国投入大量资金和人力研究高效率、高可靠性的燃料电池系统。电流密度及反应气体压强是质子交换膜燃料电池运行最关键的操作条件，对燃料电池的性能有很重要的意义，实时监测燃料电池内部多物理量可以更好地了解电堆内化学反应分布情况，十分有助于进一步理解燃料电池运行时的化学物理过程，对完善燃料电池的建模，燃料电池的诊断与优化设计具有重要意义。目前电流密度的测试主要有惰性网络电阻法、印刷电路板法和霍尔传感器法，惰性网络电阻法主要用于单电池电流密度测试，印刷电路板法由于印刷厚度限制无法加工流道故不能作为双极板放置电堆内部任意位置进行电流密度测量；霍尔传感器在极板内部安装步骤繁琐且检测精度不高，均不合适电堆内部任意位置的电流密度检测。对于燃料电池内部气体压强的原位测量目前尚没有较适用的监测方法，一般只在电堆外部进气口与出气口的气体管路处测量，并没有涉及到电池内部活性区的气体压强分布在线测量。总之，现有公开的技术和装置只能用于燃料电池单电池的参量分布测试，不能用于燃料电池堆内部各个电池各不同位置的在线分布测试。而实际上，电堆层面的在线测试对于燃料电池开发应用更具意义、必不可少，要求对不同单电池以及同一单电池不同位置进行全方位检测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种燃料电池内部分区检测双极板，以解决现有技术的电流密度测试装置只能用于单电池电流密度测试、不能作为双极板放置电堆内部任意位置进行电流密度测量、安装步骤繁琐且检测精度不高、难以对燃料电池内部气体压强原位测量的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种燃料电池内部分区检测双极板，包括：层叠设置的两块印刷电路板，所述印刷电路板具有呈矩阵分布的焊接区，两块所述印刷电路板的焊接区一一对应分布，所述印刷电路板开设有与所述焊接区一一对应的通孔，两块所述印刷电路板的通孔对应相连通；所述印刷电路板设有与各个所述焊接区对应电连接的电路走线；呈矩阵分布的电阻，所述电阻的数量与一个所述印刷电路板的焊接区的数量相等，所述电阻分别安装于两块所述印刷电路板对应的所述通孔内，且所述电阻的两端分别电连接于两块所述印刷电路板的通孔侧面；呈矩阵分布的两组导电片，每组所述导电片对应电连接于一个所述印刷电路板的各个所述焊接区的外侧面，所述导电片覆盖于对应的所述通孔；层叠设置的两个绝缘边框，每一所述绝缘边框均具有用于容纳一个所述印刷电路板的安装槽，两个所述绝缘边框夹设两块所述印刷电路板，所述绝缘边框于所述安装槽的底面开设有用于一一对应容纳所述导电片的安装孔，所述安装孔与所述焊接区一一对应设置，一个所述绝缘边框的安装孔的数量与一个所述印刷电路板的焊接区的数量相等，所述绝缘边框与所述导电片的其中一个共同外侧面开设有流道，所述绝缘边框开设有流道孔；其中一组所述导电片中的一个所述导电片、对应的所述印刷电路板的焊接区、对应的所述电阻、另外一个所述印刷电路板对应的所述焊接区、另外一组所述导电片中对应的所述导电片串联连接，在两个所述导电片所在区域形成一个分区；所述燃料电池内部分区检测双极板具有呈矩阵分布的多个分区；以及呈矩阵分布的气体压强传感器，所述气体压强传感器的数量与所述分区的数量相等，所述气体压强传感器一一对应分布于各个所述分区，所述气体压强传感器穿设于具有所述流道的所述导电片，所述气体压强传感器电连接所述印刷电路板。进一步地，相邻所述导电片之间填充有绝缘胶；所述绝缘边框与所述印刷电路板之间填充有绝缘胶。进一步地，所述印刷电路板设有与各个所述焊接区对应电连接的两根电路走线；所述电阻采用四线测量，对应的两个所述焊接区分别设置两个测试点形成两对测试点，其中一对所述测试点作为电流供给接入两个所述焊接区，另外一对所述测试点用于测量电压而分别设于两个所述焊接区。进一步地，所述印刷电路板具有安装臂，所述电路走线延伸至所述安装臂；所述绝缘边框开设有供所述安装臂穿过的过孔。进一步地，所述安装臂上设有电源、用于向外部无线传送信号的无线发射装置、及用于控制所述无线发射装置发射信号到外部的控制器。进一步地，所述安装臂上设有用于对电源充电的充电装置；或者，所述安装臂上设有用于通过直流源对所述印刷电路板供电的电源接口。进一步地，所述印刷电路板开设有与所述焊接区一一对应的填充槽，所述填充槽内填充有焊锡。进一步地，靠近于所述流道的所述导电片开设有第一放置孔，所述气体压强传感器位于对应的所述第一放置孔。进一步地，所述导电片为依次镀镍层和金层的铜片，镍层的厚度范围是0.1um至3um，金层的厚度范围是0.1um至3um。进一步地，还包括安装于靠近于所述流道的所述印刷电路板上的温湿度传感器，所述温湿度传感器的数量与所述分区的数量相同，且所述温湿度传感器一一对应分布于所述分区；靠近于所述流道的所述导电片开设有第二放置孔，所述温湿度传感器位于对应的所述第二放置孔。本专利技术相对于现有技术的技术效果是：采用两块印刷电路板的通孔内安装电阻，并且电阻两端分别连接于两印刷电路板的通孔侧面，将印刷电路板嵌入安装在两个绝缘边框中形成一个复合板，即可得到燃料电池内部分区检测双极板。采用的电阻具有体积小、精度高且温度系数非常小的优点，能大大提高电流密度的测量精度，此外电阻安装步骤简单，操作难度小；气体压强传感器穿设于导电片，结构紧凑，通过气体压强传感器获得气体压强。嵌入式的安装能避免对电池结构产生影响，同时可以大大减少燃料电池内部分区检测双极板的厚度，非常方便安装在电堆的任意位置，测量稳定可靠；采用印刷电路板可以使布线整齐、可靠，能避免出现各区短路现象，大大减少了装配复杂性，制作成本低；印刷电路板上安装导电片可以实现流道的加工，很好解决直接用印刷电路板时铜箔太薄不能加工流道的问题。实现对电池内部三维空间任意位置的电流密度与气体压强分布的同步在线监测，真实形象的反映电池运行过程中电流密度与气体压强分布状况。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的燃料电池内部分区检测双极板的立体装配图；图2为图1的燃料电池内部分区检测双极板的主视图；图3为图1的燃料电池内部分区检测双极板的立体分解图；图4为图3的燃料电池内部分区检测双极板中应用的绝缘边框的主视图；图5为图3的燃料电池内部分区检测双极板中应用的印刷电路板的主视图；图6为图5的印刷电路板的局部放大图；图7为图1的燃料电池内部分区检测双极板的局部剖视图；图8为用图1的燃料电池内部分区检测双极板得到的电流密度测试结果图；图9为由图1的燃料电池内部分区检测双极板得到的气体压强分布在线监测数据表；图10为由图1的燃料电池内部分区检测双极板得到的气体压强分布在线监测三维图；图11为由图1的燃料电池内部分区检测双本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.燃料电池内部分区检测双极板，其特征在于，包括：层叠设置的两块印刷电路板，所述印刷电路板具有呈矩阵分布的焊接区，两块所述印刷电路板的焊接区一一对应分布，所述印刷电路板开设有与所述焊接区一一对应的通孔，两块所述印刷电路板的通孔对应相连通；所述印刷电路板设有与各个所述焊接区对应电连接的电路走线；呈矩阵分布的电阻，所述电阻的数量与一个所述印刷电路板的焊接区的数量相等，所述电阻分别安装于两块所述印刷电路板对应的所述通孔内，且所述电阻的两端分别电连接于两块所述印刷电路板的通孔侧面；呈矩阵分布的两组导电片，每组所述导电片对应电连接于一个所述印刷电路板的各个所述焊接区的外侧面，所述导电片覆盖于对应的所述通孔；层叠设置的两个绝缘边框，每一所述绝缘边框均具有用于容纳一个所述印刷电路板的安装槽，两个所述绝缘边框夹设两块所述印刷电路板，所述绝缘边框于所述安装槽的底面开设有用于一一对应容纳所述导电片的安装孔，所述安装孔与所述焊接区一一对应设置，一个所述绝缘边框的安装孔的数量与一个所述印刷电路板的焊接区的数量相等，所述绝缘边框与所述导电片的其中一个共同外侧面开设有流道，所述绝缘边框开设有流道孔；其中一组所述导电片中的一个所述导电片、对应的所述印刷电路板的焊接区、对应的所述电阻、另外一个所述印刷电路板对应的所述焊接区、另外一组所述导电片中对应的所述导电片串联连接，在两个所述导电片所在区域形成一个分区；所述燃料电池内部分区检测双极板具有呈矩阵分布的多个分区；以及呈矩阵分布的气体压强传感器，所述气体压强传感器的数量与所述分区的数量相等，所述气体压强传感器一一对应分布于各个所述分区，所述气体压强传感器穿设于具有所述流道的所述导电片，所述气体压强传感器电连接所述印刷电路板。...

【技术特征摘要】
1.燃料电池内部分区检测双极板，其特征在于，包括：层叠设置的两块印刷电路板，所述印刷电路板具有呈矩阵分布的焊接区，两块所述印刷电路板的焊接区一一对应分布，所述印刷电路板开设有与所述焊接区一一对应的通孔，两块所述印刷电路板的通孔对应相连通；所述印刷电路板设有与各个所述焊接区对应电连接的电路走线；呈矩阵分布的电阻，所述电阻的数量与一个所述印刷电路板的焊接区的数量相等，所述电阻分别安装于两块所述印刷电路板对应的所述通孔内，且所述电阻的两端分别电连接于两块所述印刷电路板的通孔侧面；呈矩阵分布的两组导电片，每组所述导电片对应电连接于一个所述印刷电路板的各个所述焊接区的外侧面，所述导电片覆盖于对应的所述通孔；层叠设置的两个绝缘边框，每一所述绝缘边框均具有用于容纳一个所述印刷电路板的安装槽，两个所述绝缘边框夹设两块所述印刷电路板，所述绝缘边框于所述安装槽的底面开设有用于一一对应容纳所述导电片的安装孔，所述安装孔与所述焊接区一一对应设置，一个所述绝缘边框的安装孔的数量与一个所述印刷电路板的焊接区的数量相等，所述绝缘边框与所述导电片的其中一个共同外侧面开设有流道，所述绝缘边框开设有流道孔；其中一组所述导电片中的一个所述导电片、对应的所述印刷电路板的焊接区、对应的所述电阻、另外一个所述印刷电路板对应的所述焊接区、另外一组所述导电片中对应的所述导电片串联连接，在两个所述导电片所在区域形成一个分区；所述燃料电池内部分区检测双极板具有呈矩阵分布的多个分区；以及呈矩阵分布的气体压强传感器，所述气体压强传感器的数量与所述分区的数量相等，所述气体压强传感器一一对应分布于各个所述分区，所述气体压强传感器穿设于具有所述流道的所述导电片，所述气体压强传感器电连接所述印刷电路板。2.如权利要求1所述的燃料电池内部分区检测双极板，其特征在于，相邻所述导电片之间填充有绝缘胶；所述绝缘边框与所述印刷电路板之间填充有绝缘胶。...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶有堃，王亚军，郑礼康，周勇，李辉，王海江，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东,44