一种适用于高温SOFC/SOEC电堆自动增压装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种适用于高温SOFC/SOEC电堆自动增压装置，其特征在于，包括用于装载电堆的温控腔体、用于对电堆进行压力加载的载荷加载单元、用于检测电堆密封性的密封检测单元、以及电控单元；所述温控腔体内具有加热元件，能够将温控腔体内加热至电堆需要的测试温度；所述载荷加载单元为一对，对称的设置在温控腔体两侧，且贯穿温控腔体设置，将电堆夹紧在温控腔体内，并对电堆进行压力加载；所述密封检测单元包括两组以上的管路，通过测定管路内进出气体流量来判断电堆的密封性；所述电控单元分别与温控腔体的加热元件、载荷加载单元通过电路连接，通过电控单元分别对加热元件和载荷加载单元进行控制。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于高温SOFC/SOEC电堆自动增压装置
本技术属于燃料电池
，尤其涉及一种高温固体氧化物燃料电池(SOFC)及固体氧化物电解池(SOEC)电堆自动增压装置。
技术介绍
固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种在中高温条件下将化学能转化为电能的发电装置，而固体氧化物电解池(SOEC)可以看作SOFC的逆运行，是将电能和热能转化为化学能的储能装置。二者都是在高温下(700～900℃)运行，且单电池的物理结构及单电池组堆的方式相似，结构组件均需要具备一定的强度和抗冲击能力。SOFC及SOEC电堆是发生电化学反应的场所，也是SOFC及SOEC动力系统核心部分，由多个单体电池以串联方式层叠组合构成，将各单体之间嵌入密封件，经前、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢，即构成电堆。在单体电池层叠过程中为了保证各连接部件充分接触，需要在电堆上加载一定的机械压力。目前应用在SOFC及SOEC电池电堆增压设备屈指可数，CN201720309830.1公开的“一种适用于中高温的固体氧化物燃料电池电堆加压装置”，对电堆上下两侧施压，通过顶盖和底座对电堆的中心位置施压，加压效果差，而侧壁无法进行加压，接触效果差；专利CN202010277961.2公开的“一种固体氧化物燃料电池电堆加压装置”，在进行电堆增压过程中，存在电堆受压不能同步受力问题，容易导致密封件受损；专利CN201910373675.3公开的“一种燃料电池电堆组装用液压机”，虽然电堆增压均匀受力方面相比前两项专利技术有所改进，但其所述的液压机进行燃料电池电堆组装时，通过上、下驱动装置对电堆施加压力，由于电堆自身重力原因，很难达到上下驱动装置同时施力控制，这不利于电堆两侧均匀受力。同时以上专利均未考虑到电堆在高温情况下增压组堆。由于高温SOFC及SOEC电堆的密封材料大部分采用玻璃陶瓷类硬密封材料，热膨胀系数较大，电堆在高温(700～900℃)环境下，密封组件容易膨胀破损，若前期电堆在高温环境下控制合理，均匀加压施力，同时监测电堆高温增压过程中的密封性能，则有利于电堆后期的使用寿命。
技术实现思路
技术目的：本技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种适用于高温SOFC/SOEC电堆的自动增压装置，解决当前高温SOFC/SOEC电堆增压过程中受力不均问题，进一步提高电堆密封效果，实现电堆在高温环境下的自动增压及测试一体化控制，提高了电堆组堆产品的质量，为高温电堆增压设备工业化提供新的思路。为了实现上述目的，本技术采取的技术方案如下：一种适用于高温SOFC/SOEC电堆自动增压装置，其特征在于，包括用于装载电堆的温控腔体、用于对电堆进行压力加载的载荷加载单元、用于检测电堆密封性的密封检测单元、以及电控单元；所述温控腔体内具有加热元件，能够将温控腔体内加热至电堆需要的测试温度；所述载荷加载单元为一对，对称的设置在温控腔体两侧，且贯穿温控腔体设置，将电堆夹紧在温控腔体内，并对电堆进行压力加载；所述密封检测单元包括两组以上的管路，通过测定管路内进出气体流量来判断电堆的密封性；所述电控单元分别与温控腔体的加热元件、载荷加载单元通过电路连接，通过电控单元分别对加热元件和载荷加载单元进行控制。具体地，所述温控腔体为一马弗炉腔体，其外部设有与腔体内部连接的温度变送器，所述温度变送器与加热元件与电控单元信号连接，电控单元根据温度变送器检测到的温度信号，控制加热元件的启停和升降温速率。具体地，每个载荷加载单元分别包括直线推动机构、压力变送器和助推器；所述直线推动机构和压力变送器位于温控腔体外部，且分别与电控单元信号连接，直线推动机构的输出端与压力变送器连接；所述助推器贯穿温控腔体的内壁，其位于温控腔体外部的一端通过隔热块与压力变送器连接，位于温控腔体内部的一端压紧在电堆上，从而通过两侧对称设置的助推器夹紧在温控腔体内。优选地，所述密封检测单元包括电堆阳极进口管路、电堆阳极出口管路、电堆阴极进口管路、电堆阴极出口管路、电堆空气极进口管路及电堆空气极出口管路，各管路分别穿过载荷加载单元后与电堆相连接。优选地，所述的助推器和温控腔体中留有管路通孔，便于管路插入连接，各管路与外部气源连接。优选地，所述助推器和隔热块均为陶瓷材料，主要成分为氧化锆。有益效果：本技术电堆自动增压装置控制精度高，采用的直线推动机构左右同步增压，使得电堆两侧均匀受力，对于增压设备本体受力信号反馈均匀，便于电控单元精准控制，电堆密封效果更好。在升温过程中，密封材料膨胀导致压力变化，增压设备可以快速调整，防止密封材料损坏。采用陶瓷材料助推器增压缓冲器面积大，与电堆左右双面成分接触，保证双面受力均匀，进一步提高电堆密封效果。该装置具备在常温及高温环境下对电堆增压及测试，具有程序升温控制功能，分段测试电堆的密封效果，提高电堆在高温环境下的使用寿命。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术做更进一步的具体说明，本技术的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。图1是该电堆自动增压装置的整体结构示意图。图2是该电堆自动增压装置的电控线路原理图。其中，各附图标记分别代表：100电堆；10温控腔体；11加热元件；12温度变送器；20载荷加载单元；21直线推动机构；22压力变送器；23助推器；24隔热块；30密封检测单元；31a电堆阳极进口管路；31b电堆阳极出口管路；32a电堆阴极进口管路；32b电堆阴极出口管路；33a电堆空气极进口管路；33b电堆空气极出口管路；40电控单元。具体实施方式根据下述实施例，可以更好地理解本技术。说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本技术所揭示的
技术实现思路
所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本技术可实施的范畴。如图1和图2所示，该适用于高温SOFC/SOEC电堆自动增压装置包括用于装载电堆100的温控腔体10、用于对电堆100进行压力加载的载荷加载单元20、用于检测电堆100密封性的密封检测单元30、以及电控单元40；其中，所述温控腔体10内具有加热元件11，能够将温控腔体10内加热至电堆100需要的测试温度；所述载荷加载单元20为一对，对称的设置在温控腔体10两侧，且贯穿温控腔体10设置，将电堆100夹紧在温控腔体10内，并对电堆100进行压力加载；所述密封检测单元30包括两组以上的管路，通过测定管路内进出气体流量来判断电堆100的密封性；所述电控单元40分别与温控腔体10的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于高温SOFC/SOEC电堆自动增压装置，其特征在于，包括用于装载电堆(100)的温控腔体(10)、用于对电堆(100)进行压力加载的载荷加载单元(20)、用于检测电堆(100)密封性的密封检测单元(30)、以及电控单元(40)；/n所述温控腔体(10)内具有加热元件(11)，能够将温控腔体(10)内加热至电堆(100)需要的测试温度；/n所述载荷加载单元(20)为一对，对称的设置在温控腔体(10)两侧，且贯穿温控腔体(10)设置，将电堆(100)夹紧在温控腔体(10)内，并对电堆(100)进行压力加载；/n所述密封检测单元(30)包括两组以上的管路，通过测定管路内进出气体流量来判断电堆(100)的密封性；/n所述电控单元(40)分别与温控腔体(10)的加热元件(11)、载荷加载单元(20)通过电路连接，通过电控单元(40)分别对加热元件(11)和载荷加载单元(20)进行控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于高温SOFC/SOEC电堆自动增压装置，其特征在于，包括用于装载电堆(100)的温控腔体(10)、用于对电堆(100)进行压力加载的载荷加载单元(20)、用于检测电堆(100)密封性的密封检测单元(30)、以及电控单元(40)；
所述温控腔体(10)内具有加热元件(11)，能够将温控腔体(10)内加热至电堆(100)需要的测试温度；
所述载荷加载单元(20)为一对，对称的设置在温控腔体(10)两侧，且贯穿温控腔体(10)设置，将电堆(100)夹紧在温控腔体(10)内，并对电堆(100)进行压力加载；
所述密封检测单元(30)包括两组以上的管路，通过测定管路内进出气体流量来判断电堆(100)的密封性；
所述电控单元(40)分别与温控腔体(10)的加热元件(11)、载荷加载单元(20)通过电路连接，通过电控单元(40)分别对加热元件(11)和载荷加载单元(20)进行控制。


2.根据权利要求1所述的适用于高温SOFC/SOEC电堆自动增压装置，其特征在于，所述温控腔体(10)为一马弗炉腔体，其外部设有与腔体内部连接的温度变送器(12)，所述温度变送器(12)与加热元件(11)与电控单元(40)信号连接，电控单元(40)根据温度变送器(12)检测到的温度信号，控制加热元件(11)的启停和升降温速率。


3.根据权利要求1所述的适用于高温S...

【专利技术属性】
技术研发人员：厉忠海，于跃，王栋，王绍荣，李汶颖，
申请(专利权)人：徐州普罗顿氢能储能产业研究院有限公司，清华四川能源互联网研究院，
类型：新型
国别省市：江苏;32