本发明专利技术涉及一种燃料电池用实时加压加热测试装置及测试方法，该装置包括支撑支架、加压组件和加热组件，所述的加压组件安装在支撑支架尾部，所述的加热组件安装在支撑支架头部，所述的加压组件和加热组件均采用可拆卸式安装方式，所述的加热组件包括两个垂直放置的加热端板(310)，两个加热端板(310)之间用于夹持待测试件(410)，所述的加压组件的施压方向平行于燃料电池的法向。与现有技术相比，本发明专利技术具有操作简单、可控性好、测试精确等优点。
【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池用实时加压加热测试装置及测试方法
本专利技术涉及电池封装压力测试分析
，尤其是涉及一种燃料电池用实时加压加热测试装置及测试方法。
技术介绍
质子交换膜燃料电池因具有发电效率高、能用来源广泛和运行过程无环境污染等特点，被认为是未来新能源汽车最具潜力的发展方向之一。燃料电池的主要包括膜电极、双极板、密封圈、集流板和端板等部件。燃料电池中各部件的结构、材料特性及装配方式，对电池的发电效率和耐久性均有十分重要的影响。因此，对燃料电池部件的结构、材料特性和装配方式进行优化设计，以提高其性能和寿命，是实现燃料电池商业化应用的重要途径之一。由于燃料电池各部件的尺寸包括宏观、介观和微观三类，因而需要借助特殊的显微观测工具(如显微镜)，以观察装配效果和各部件的变形情况，并对燃料电池部件(如双极板)的结构设计进行优化，以获得更高的能源转化效率。燃料电池部件进行装配时，也通常需要施加特定的封装压力，同时使各部件受力分布均匀。此外，燃料电池运行温度一般为60～90℃，在考虑部件装配受力变形的同时，也需要分析部件在不同温度下的热应力和热变形问题。现有压力分布测试仪器难以对1mm尺度以下部件结构的应力分布进行分析，并且目前没有商业仪器可以对燃料电池施加特定装配力的同时，放置于显微镜等工具下进行观测。此外，在对燃料电池部件进行变形观测时，一般未考虑温度对部件受力和变形的影响。中国专利文献CN102128702B提出了一种可实现自动化且具备对压力测试条件的气动压力测试装置和方法，但使用该装置无法进行显微观察，同时也无法对被测试件进行加热。中国文献专利CN207381503U提出了一种方形铝壳电池内部压力测试装置，该装置可以对待测试件施加特定压力，同时也可以实现显微工具下的观察，但该装置中压力施加速度和压力大小无法精确控制，并且同样无法实现待测试件的实时加热。中国文献专利CN209148440U提出了一种龙门式压力测试装置，但该装置主要较大器件的测试，且无法水平施压，因而也无法实现显微观察。中国文献专利CN207488081U提出了一种手机屏幕压力测试装置，但该装置只能提供较小的压力，并且无法放置于显微工具下进行观测。因此，克服现有压力测试装置的不足，实现精确施压和加热条件下燃料电池显微结构的装配效果和变形特点的观测分析，对燃料电池部件结构的优化设计、材料改性和装配方式优化，及其性能和使用寿命的提高，均具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种燃料电池用实时加压加热测试装置及测试方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种燃料电池用实时加压加热测试装置，该装置包括支撑支架、加压组件和加热组件，所述的加压组件安装在支撑支架尾部，所述的加热组件安装在支撑支架头部，所述的加压组件和加热组件均采用可拆卸式安装方式，所述的加热组件包括两个垂直放置的加热端板，两个加热端板之间用于夹持待测试件，所述的加压组件的施压方向平行于燃料电池的法向。优选地，所述的支撑支架包括后固定端板、支撑杆和前固定端板，所述的后固定端板和前固定端板相对设置并通过多根支撑杆支撑固定形成中空容纳空间，所述的加压组件安装在所述的中空容纳空间中靠近后固定端板位置处，所述的加热组件安装在所述的中空容纳空间中靠近前固定端板位置处。优选地，所述的支撑支架头部上方无遮挡，当进行加压加热测试时，所述的装置置于显微镜下对待测试件中微观或介观结构进行观察和定量分析。优选地，所述的加压组件包括闭环加压件、增压推杆、压力传感器、增压推板和压力显示器，所述的增压推杆一端与闭环加压件连接，所述的增压推杆的另一端与所述的增压推板连接，所述的压力传感器设置在增压推杆和增压推板之间，所述的压力传感器连接所述的闭环加压件和压力显示器。优选地，所述的闭环加压件包括伺服电缸、气压压力缸、液压压力缸中的任意一种。优选地，所述的加热组件为实时温控式加热器件，还包括温度传感器和温度显示器，所述的温度传感器设置在加热端板上，所述的温度传感器连接温度显示器。优选地，所述的支撑杆为两截式结构，前后两截分别与前固定端板和后固定端板一体加工成型，所述的支撑杆的前后两截连接处通过扣合连接件可拆卸式连接。一种燃料电池用实时加压加热测试方法，该方法基于所述的装置，该方法包括如下步骤：S1、将待测试件夹持在两个加热端板之间；S2、开启加压组件，加压组件作用于加热组件间接对待测试件进行加压，直至压力至设定值后关闭加压组件；S3、开启加热组件对待测试件进行加热，当加热温度达到设定值时，自动开启保温功能，使温度稳定在设定值附近；S4、将装置整体置于金相显微镜下，对待测试件中微观或介观结构进行观察和定量分析。优选地，步骤S2中设定加压速度对待测试件进行加压，当加压组件与加热组件距离较远时，设置较高的加压速度，当加压组件接近加热组件时，设置较小的加压速度，当加压组件与加热组件接触后，设置更小的加压速度。优选地，对于室温下或需要更大空间的待测试件，将加热组件拆下后利用加压组件对待测试件直接加压，并对待测试件中微观或介观结构进行观察和定量分析。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：(1)本专利技术中的压力测试装置可对待测试样准确施压，压力测试结果精确，并且可实时反馈以便记录，同时增压速度可以根据需求进行调节。(2)本专利技术中的压力测试装置可在对待测实验加压的同时，对其进行实时加热，并能具有待测试件保温功能。(3)本专利技术中的压力测试装置可放置于显微镜下，对燃料电池各部件中微小结构的位移和变形进行观测分析，从而实现实时加压加热条件下结构的观察和分析，观测结构与燃料电池实际更一致，从而有利于燃料电池结构、材料和装配工艺的优化设计。(4)本专利技术中的实时加压加热测试装置操作简便，加热装置易于拆卸和安装，便于实现不同条件下燃料电池及其部件的观测分析。(5)本专利技术对于特定装配压力和温度下，观测微观和介观尺寸结构器件的变形方面，本专利技术具有操作简单、可控性好和测试精确的特点，适用于燃料电池、锂离子电池及相关领域内微观和介观尺寸器件装配使用过程中微小变形的定性和定量分析，以及分布压力的分析计算。附图说明图1为本专利技术实时加压加热测试装置整体结构立体图；图2为本专利技术实时加压加热测试装置试样放置过程俯视图；图3为本专利技术实时加压加热测试装置加压加热测试过程俯视图；图4为本专利技术拆除加热组件时待测试件的在装置中的装配示意图；图5为待测试件的结构示意图；图6为加压加热测试夹头及试件示意图；图7为测试过程中的显微放大示意图；图8为支撑支架的结构示意图；图9为增压组件的部分结构示意图；图10为增压组件中增压推板的结构示意图。图中，110为后固定端板，120为支撑杆，130为前固定端板，210为闭环加压件，220为增压推杆，230为压力传感器，240为增压推板，250为压力本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种燃料电池用实时加压加热测试装置，其特征在于，该装置包括支撑支架、加压组件和加热组件，所述的加压组件安装在支撑支架尾部，所述的加热组件安装在支撑支架头部，所述的加压组件和加热组件均采用可拆卸式安装方式，所述的加热组件包括两个垂直放置的加热端板(310)，两个加热端板(310)之间用于夹持待测试件(410)，所述的加压组件的施压方向平行于燃料电池的法向。/n
【技术特征摘要】
1.一种燃料电池用实时加压加热测试装置，其特征在于，该装置包括支撑支架、加压组件和加热组件，所述的加压组件安装在支撑支架尾部，所述的加热组件安装在支撑支架头部，所述的加压组件和加热组件均采用可拆卸式安装方式，所述的加热组件包括两个垂直放置的加热端板(310)，两个加热端板(310)之间用于夹持待测试件(410)，所述的加压组件的施压方向平行于燃料电池的法向。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池用实时加压加热测试装置，其特征在于，所述的支撑支架包括后固定端板(110)、支撑杆(120)和前固定端板(130)，所述的后固定端板(110)和前固定端板(130)相对设置并通过多根支撑杆(120)支撑固定形成中空容纳空间，所述的加压组件安装在所述的中空容纳空间中靠近后固定端板(110)位置处，所述的加热组件安装在所述的中空容纳空间中靠近前固定端板(130)位置处。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池用实时加压加热测试装置，其特征在于，所述的支撑支架头部上方无遮挡，当进行加压加热测试时，所述的装置置于显微镜下对待测试件(410)中微观或介观结构进行观察和定量分析。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池用实时加压加热测试装置，其特征在于，所述的加压组件包括闭环加压件(210)、增压推杆(220)、压力传感器(230)、增压推板(240)和压力显示器(250)，所述的增压推杆(220)一端与闭环加压件连接，所述的增压推杆(220)的另一端与所述的增压推板(240)连接，所述的压力传感器(230)设置在增压推杆(220)和增压推板(240)之间，所述的压力传感器(230)连接所述的闭环加压件(210)和压力显示器(250)。
5.根据权利要求4所述的一种燃料电池用实时加压加热测试装置，其特征在于，所述的闭环加压件(210)包括伺服电缸、气压压力缸、...
【专利技术属性】
技术研发人员：张存满，冷宇，杨代军，明平文，李冰，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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