双极板流场流体可视化装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种双极板流场流体可视化装置和方法，装置包括双极板、摄像机和极板上的流场、透明盖板、底板和流体供应装置；所述底板上双极板的进出口端位置设有流体通道，流体供应装置包括气体供应装置和液体供应装置；在输送管道上装设混合装置三通阀将气体和液体混合成流体通入双极板流场进口端，使用时将双极板夹在透明盖板和底板中间通过紧固螺栓将其紧固，流体供应装置向双极板上的流场内注入流体，后用摄像机进行记录。该装置解决了测试方法中流体选用以及观察方法问题，所采用的流体和方法简单、实用，能更加准确、更加快速地观察到所需的结果，适于在极板检测上广泛推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种检测流场流体运动规律的装置，尤其涉及一种双极板流场流体可视化装置和方法。
技术介绍
燃料电池双极板分为阴极板、阳极板，冷却腔流场板。阴极板、阳极板上均有符合燃料电池输送、排放物质要求的通道，也叫流场，流场是由流场沟和流场脊组成，流场形状可以按照流体运动规律设计，设计的流场对燃料电池性能有重要影响。流体的可视化在文献F.Barreras*，A.Lozano，L Vali~no，C.Mar′in，A.Pascau：Flow distribution in a bipolar plate of a proton exchange membrane fuel cell：experiments and numerical simulation studies，Journal of Power Sources 144(2005)54-66中有详细描述，该文献中采用的方法，流体是确定黏度的溶剂与可溶荧光染色剂混合物，确定黏度是指液体在管道中确定的流速时具有与氢气运动黏度相近的液体，文献中溶剂流体是甘油与水按一定比例配制的，可溶性荧光染色剂可以溶于溶剂流体，采用注射的方法引入溶剂流体通道，然后用荧光示踪激光摄像机对流体运动状态进行记录。也存在其它相似的方法进行观察。这些方法共同的缺点是对透明装置有很高的要求，因为应用了有机溶剂，所以不能使用橡塑材料，特别是对双极板密封用材料有溶胀作用，另外，荧光染色剂的溶解混合均匀性、速度无法把握和表征，另外荧光示踪噪声大，影响观察的准确性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，研制一种方便观察、记录流体在流场内运动的状态的双极板流场流体可视化装置和方法。本专利技术的技术实现手段如下：一种双极板流场流体可视化装置，包括双极板、摄像机和极板上的流场；其特征在于还包括透明盖板、底板和流体供应装置；所述底板上双极板的进出-->口端位置设有流体通道，流体供应装置包括气体供应装置和液体供应装置；在输送管道上装设混合装置三通阀将气体和液体混合成流体通入双极板流场进口端，所述液体供应装置上设有加热装置，在所述流体供应装置上装有流体测试和控制的仪器仪表，并在其出口端也设有测量仪表；使用时将双极板夹在透明盖板和底板中间通过紧固螺栓将其紧固，流体供应装置向双极板上的流场内注入流体，后用摄像机进行记录。所述的透明盖板为透明玻璃砖。所述气体供应装置为压缩气体储藏装置。所述气体供应装置由气体压缩机构成。所述的双极板为单节双极板或叠加双极板。所述仪器包括控制液体、气体的控制阀，所述仪表为温度仪表、流量仪表、压力仪表。一种使用权利要求1所述的双极板流场流体可视化装置的方法，其特征在于包括如下步骤：a、将双极板夹在透明盖板和底板中间用紧固螺栓将其紧固；b、在底板上双极板的流体进口端位接上可调节流量的三通阀，三通阀的一个通道接在气体供应装置上，另一通道接在液体供应装置，先关闭液体通道通入设定温度、压力和流量的气体，在调节液体的压力和流量，使得液体的压力稍大于气体流量，并在流场上观察到气泡在液体中均匀分散；c、打开高速高分辨摄像机，摄出流体在流场中运动和分布的状况。还包括按照电堆放置的常见方式，改变该装置的放置方式进行分别测试观察的步骤；还包括改变气体或液体的压力、流量，后分进行测试观察的步骤；所述的气体为空气或氮气，液体为水或添加颜料的水。本专利技术主要解决了测试方法中流体选用以及观察方法问题，所采用的流体和方法简单、实用，能更加准确、更加快速地观察到所需的结果，适于双极板设计验证。由于其结构简单，不仅便于生产，而且成本非常低廉适于广泛推广。附图说明图1为本专利技术的装置结构示意图。图中：1、透明盖板，  2、底板，  3、双极板，  4、流场，  5、紧固螺栓，  6、摄像机，  7、出口，  8、流体供应装置，  81、三通阀，  82、气体供应装置，  83、液体供应装置，  84、加热装置。-->具体实施方式如图1所示将双极板3夹在透明盖板1也就是透明玻璃砖和底板2中间，用紧固螺栓5固定，其固定力用力矩扳手控制，这里气体供应装置82用压缩氮气储藏装置通过减压阀、针阀、流量计、压力计进入三通阀81(也可用空气压缩机将空气注入三通阀内)，通过可调流量的三通阀81进入双极板3进口到达流场4，水则通过泵打入管路中，管路上接入流量计、压力计对水的流量压力进行测量，液体供应装置83上带有加热装置84，可以调节温度进入三通阀，水与氮气形成二相流，二相流体通往双极板3的管道上设有压力计和温度计用来测量压力和温度；并在出口端7测量流量和温度，高速高分辨摄像机在双极板上方。测量时例如双极板有效面积为300cm2，双极板流场通道体积为7ml，控制氮气压力为0.03MPa，流量为0.4m3/h，液体供应装置83温度为60℃，调整三通阀水流量，直到观察到进入双极板3的流体为气泡分布均匀的流体为止，打开摄像机6，记录该放置位置时的流体分布状况，分别小幅度调整气体、水流量，用摄像机连续记录该放置位置时的流体分布变化状况；也可调整可视化装置放置位置，如立放或平放，同上方法观察稳态和动态流体分布状况。以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，根据本专利技术的技术方案及其专利技术构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。-->本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双极板流场流体可视化装置，包括双极板（３）、摄像机（６）和极板上的流场（４）；其特征在于还包括透明盖板（１）、底板（２）和流体供应装置（８）；所述底板（２）上双极板（３）的进出口端位置设有流体通道，流体供应装置（８）包括气体供应装置（８２）和液体供应装置（８３）；在输送管道上装设混合装置三通阀（８１）将气体和液体混合成流体通入双极板（３）流场进口端，所述液体供应装置（８３）上设有加热装置（８４），在所述流体供应装置上装有流体测试和控制的仪器仪表，并在其出口端也设有测量仪表；使用时将双极板（３）夹在透明盖板（１）和底板（２）中间通过紧固螺栓（５）将其紧固，流体供应装置（８）向双极板上的流场（４）内注入流体，后用摄像机（６）进行记录。

【技术特征摘要】
1.一种双极板流场流体可视化装置，包括双极板(3)、摄像机(6)和极板上的流场(4)；其特征在于还包括透明盖板(1)、底板(2)和流体供应装置(8)；所述底板(2)上双极板(3)的进出口端位置设有流体通道，流体供应装置(8)包括气体供应装置(82)和液体供应装置(83)；在输送管道上装设混合装置三通阀(81)将气体和液体混合成流体通入双极板(3)流场进口端，所述液体供应装置(83)上设有加热装置(84)，在所述流体供应装置上装有流体测试和控制的仪器仪表，并在其出口端也设有测量仪表；使用时将双极板(3)夹在透明盖板(1)和底板(2)中间通过紧固螺栓(5)将其紧固，流体供应装置(8)向双极板上的流场(4)内注入流体，后用摄像机(6)进行记录。2.根据权利要求1所述的双极板流场流体可视化装置，其特征在于所述的透明盖板(1)为透明玻璃砖。3.根据权利要求1所述的双极板流场流体可视化装置，其特征在于所述气体供应装置(82)为压缩气体储藏装置。4.根据权利要求1所述的双极板流场流体可视化装置，其特征在于所述气体供应装置(82)由气体压缩机构成。5.根据权利要求1所述的双极板流场流体可视化装置，其特征在于所述的双极板(3)为单节双极板或叠加双极板。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯中军，傅云峰，徐乃涛，明平文，
申请(专利权)人：新源动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]