一种测量燃料电池电堆中单电池面内电压的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种测量燃料电池电堆中单电池面内电压的装置及方法，该装置包括：两根导线(6)、三通管路(5)和测量设备；导线(6)穿过三通管路(5)开口G2与测量设备相连，并将三通管路(5)开口G2堵死。与现有技术相比，本发明专利技术具有能够更简单快速准确的单电池面内目标位置的电压，与常规双极板边缘电压进行对比，同时具有可重复操作性，有利于在技术开发过程中快速判断面内电压及缺陷点位置等优点。判断面内电压及缺陷点位置等优点。判断面内电压及缺陷点位置等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种测量燃料电池电堆中单电池面内电压的装置及方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池检测
，具体涉及一种测量燃料电池电堆中单电池面内电压的装置及方法。

技术介绍

[0002]当前在燃料电池开发过程中，平均单片电压性能是表征燃料电池性能及一致性最直观的方式，而目前使用的检测方式，基本上都是采用检测双极板边缘的方式来检测单片电压情况。
[0003]在电堆设计过程中，可能存在的设计缺陷会导致单电池的面内存在差异，造成在同一电池内部，各区域部分的电压存在差异，这种差异有可能导致局部电流密度过低或过高，造成膜电极损伤或影响寿命；而在存在局部电压过高或过低的情况下，无法检测双极板边缘电压的方式来表征，有可能会导致忽略该设计缺陷，所以需要采用一种特定的、简单的、准确的方法来测量单电池面的电压情况，对问题点进行定位，以提高设计效率。
[0004]简便、准确和可重复操作性对于建立一种表征手段来说是较为重要的部分。US20090220827A1公开了一种监测电池单片内部的电压的方法，该技术通过在膜电极内部植入一个传感器，来监测单片内部的电压情况；该技术需要建立联系的如感应器、读取器、收发器及线圈等装置较多，不利于设计阶段的可重复操作性；并且需要有一个较为完善的收发电气信号的系统，设计逻辑较为复杂，无法快速得到相应的表征结果；同时通过蓝牙收发的方式可能会受到一些外部信号干扰，导致测试结果不准确。已成熟的批量产品的跟踪和检测可以通过现有技术进行，但是并不合适在设计开发阶段表征问题及定位问题点。

技术实现思路
r/>[0005]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中的至少一种而提供一种测量燃料电池电堆中单电池面内电压的装置及方法。该方法可在电堆设计阶段简单快速、准确及有可重复操作性的测量燃料电池电堆中单电池面内电压。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]本专利技术的目的之一在于一种测量燃料电池电堆中单电池面内电压的装置，该装置包括：两根导线、三通管路和测量设备；所述的导线穿过三通管路开口G2与测量设备相连，并将三通管路开口G2堵死。。
[0008]进一步地，所述导线长度为10
‑
1000mm，直径为0.01
‑
0.05mm。例如导线的长度为50、100、300、500、800或1000mm。
[0009]本专利技术目的之二在于一种测量燃料电池电堆中单电池面内电压的装置及方法，该方法包括如下步骤:
[0010]搭建出如上所述的一种测量燃料电池电堆中单电池面内电压的装置；
[0011]将装置的铜丝通过导电银胶粘接在单电池Q1的双极板流道脊背上；
[0012]组装电堆，将单电池Q1和其他单电池组装成燃料电池电堆，铜丝从单电池Q1的双
极板公共流道处穿出；
[0013]将电堆与测试台架相连，设定好阴极通入空气的计量比、压力，阳极通入氢气的计量比和压力后，阳极湿度和阴极湿度后，向电堆的阴极通入空气，阳极通入氢气；
[0014]将电堆按照设定的工况参数运行，控制电堆加载电流至额定电流；
[0015]通过高精度万用表得到单电池Q1的双极板边缘的电压，通过测试设备得到单电池Q1中心位置的电压，测试设备可以为高精度万用表。
[0016]进一步地，所述的阴极通入空气的计量比为1.5
‑
8，压力为150～250kPa。
[0017]进一步地，所述的阳极通入氢气的计量比为1.3
‑
2.5，压力为160
‑
260kPa。
[0018]进一步地，所述的阳极压力比阴极压力大10
‑
30kPa。
[0019]进一步地，所述的工况参数还包括阴极和阳极湿度为20
‑
80％。
[0020]进一步地，所述的电流从小到大或从大到小加载至设计的额定电流。
[0021]进一步地，所述的电流的加载速度10
‑
50A/s。
[0022]进一步地，当前电流环境下运行10
‑
20min后，再加载至下一目标电流，直至加载至额定电流。这是因为燃料电池在各电流，电压损失的占比不一样，所以需要才能够大到小或从小到大加载至设计的额定电流，来确保在各电流环境下，双极板边缘的电压与中心区域电压保持一致，在本专利技术某个实施例中，采用四次加载电流，控制燃料电池电堆从运行电流I1(I1≤设计额定电流*30％)加载至I2(I2≥设计额定电流*50％)，从运行电流I2(I1≤设计额定电流*50％)加载至I3(I2≥设计额定电流*70％)，从运行电流I3(I1≤设计额定电流*70％)加载至I4(I2≥设计额定电流*90％)，即电流在<30％的，30
‑
50％的区间内，50
‑
70％的区间内，70
‑
90％的区间内都需要达到平衡。
[0023]与现有技术相比，本专利技术较现有的技术相比，能够更简单快速准确的单电池面内目标位置的电压，并与常规双极板边缘电压进行对比，同时具有可重复操作性，有利于在技术开发过程中快速判断面内电压及缺陷点位置
附图说明
[0024]图1为本专利技术测量单电池面内电压的示意图；
[0025]图2为预处理过的铜线的示意图；
[0026]图3为实施例1中各工况点电压的检测情况。
[0027]图中标号所示：1
‑
双极板流道脊背；2
‑
膜电极；3
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双极板；4
‑
双极板公共流道；5
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三通管道；6
‑
导线。
具体实施方式
[0028]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0029]实施例1
[0030]一种测量燃料电池电堆中单电池面内电压的装置，该装置包括：两根导线6、三通管路5和测量设备；导线6穿过三通管路5开口G2与测量设备相连，并将三通管路5开口G2堵死。本实施例中所用导线6为长度为40cm、直径为0.01cm的细铜丝。
[0031]一种测量燃料电池电堆中单电池面内电压的方法，具体操作过程如下：
[0032]S1、将细铜丝进行绝缘预处理，头部和尾部分别保留0.5cm，即对中间39cm的部分进行绝缘处理；
[0033]S2、使用导电银胶将处理过的细铜丝粘接在需要测量的单电池中心位置阴极双极板和阳极双极板的双极板流道脊背1上；
[0034]S3、组装15片电堆，将粘有铜丝的单电池组装在第8片位置上，同时将铜丝分别从双极板公共流道4穿出；
[0035]S4、阴阳极公共流道出口连接三通管路5的开口G1，将铜丝穿出三通管路的开口G2，并将三通管路5的开口G2密封堵死；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测量燃料电池电堆中单电池面内电压的装置，其特征在于，该装置包括：两根导线(6)、三通管路(5)和测量设备；所述的导线(6)穿过三通管路(5)开口G2与测量设备相连，并将三通管路(5)开口G2堵死。2.根据权利要求1所述的一种测量燃料电池电堆中单电池面内电压装置，其特征在于，所述导线(6)长度为10
‑
1000mm，直径为0.01
‑
0.05mm。3.一种测量燃料电池电堆中单电池面内电压的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤:搭建出如权利要求1
‑
2任一项权利要求所述的一种测量燃料电池电堆中单电池面内电压的装置；将装置的导线(6)连接到单电池Q1的双极板流道脊背(1)上；组装电堆，将单电池Q1和其他单电池组装成燃料电池电堆，铜丝从单电池Q1的双极板公共流道(4)处穿出；将电堆与测试台架相连，设定好阴极通入空气的计量比、压力，阳极通入氢气的计量比和压力后，阳极湿度和阴极湿度后，向电堆的阴极通入空气，阳极通入氢气；将电堆按照设定的工况参数运行，控制电堆加载电流至额定电流；通过高精度万用表得到单电池Q1的双极板(3)边缘的电压，通过测试设备得到单电池Q1中心位置的电压。4.根据权利要求3所述的一种测量燃料电池电堆中单电池面内电...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾怡钦，李笑晖，陈广明，甘全全，戴威，
申请(专利权)人：上海神力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：