本发明专利技术涉及一种流量可调的电流分布检测装置与方法，燃料电池的阳极侧和阴极侧均设有若干入口分区通路和出口分区通路，所述装置包括设于所述入口分区通路上的质量流量调节阀和压力传感器、设于所述出口分区通路上的压力传感器、以及设于所述阴极侧的电流检测组件。检测方法包括如下步骤：S1、向燃料电池内通入反应气体和冷却液；S2、记录质量流量调节阀和压力传感器上的数据，由此得到阳极板和阴极板上不同区域的气体流量分配；S3分别记录电流检测组件的电流密度和温度，得到测试单电池上不同区域的电流和温度分布。与现有技术相比，本发明专利技术具备反应气体分区控制、流量可调的功能，真实地反应了燃料电池内反应气体流量分配对电流分布的影响。电流分布的影响。电流分布的影响。
【技术实现步骤摘要】
一种流量可调的电流分布检测装置与方法
[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其是涉及一种流量可调的电流分布检测装置与方法。
技术介绍
[0002]作为第四代发电方式的质子交换膜燃料电池因具有清洁、高效等优势被人们密切关注，有着广阔的发展前景。然而，质子交换膜燃料电池内部存在气体分配不均的现象，特别是在单电池中，反应气体的流量分配不均会导致温度分布不均，膜电极上局部温度过高容易出现“热点”，减少质子交换膜的使用寿命，降低燃料电池的稳定性和耐久性。同时，局部气体流量过大会导致吹扫带走更多的生成水，降低质子交换膜的含水量，引起膜干；局部气体流量过小会导致电化学反应缺气，加剧浓差极化，降低输出电压。这些现象都会造成燃料电池的电流分布不均，降低输出功率。因此，调控进入质子交换膜燃料电池的气体流量，提高气体流量分配的均匀性对改善燃料电池内部的电流分布和提高输出功率有着重要意义。
[0003]但目前缺乏关于可调的气体流量分配对于燃料电池内部的电流分布研究，因此亟需一种检测装置和方法来调整气体流量的分配，以改善燃料电池内部的电流分布。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺乏可调的气体流量分配对于燃料电池内部的电流分布研究等的缺陷而提供一种流量可调的电流分布检测装置与方法。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]本专利技术的技术方案之一为提供一种流量可调的电流分布检测装置，与燃料电池连接，所述燃料电池包括膜电极组件、分别设于所述膜电极组件两侧的阳极侧和阴极侧，所述阳极侧和阴极侧均设有若干入口分区通路和出口分区通路，所述装置包括质量流量调节阀、压力传感器以及电流检测组件，
[0007]所述质量流量调节包括设于所述阳极侧的入口分区通路上的阳极入口质量流量调节阀、以及设于所述阴极侧的入口分区通路上的阴极入口质量流量调节阀，用于调控所述阳极侧和所述阴极侧不同分区反应气体的质量流量；
[0008]所述压力传感器包括设于所述阳极入口质量流量调节阀和所述燃料电池之间的入口分区通路上的阳极入口压力传感器、设于所述阳极侧的出口分区通路上的阳极出口压力传感器、设于所述阴极入口质量流量调节阀和所述燃料电池之间的出口分区通路上的阴极入口压力传感器、以及设于所述阴极侧的出口分区通路上的阴极出口压力传感器，用于检测所述阳极侧和所述阴极侧不同分区反应气体的压力；
[0009]所述电流检测组件设于所述阴极侧内，用于检测所述燃料电池不同分区的电流密度。
[0010]进一步地，所述阳极侧包括与所述膜电极组件一侧依次连接的阳极板和阳极端
板，所述阳极侧的入口分区通路包括设于所述阳极板上的第一阳极分区、以及设于所述阳极端板上并与所述第一阳极分区贯通的阳极入口，所述阳极侧的出口分区通路设于所述阳极板上的第二阳极分区、以及设于所述阳极端板上并与所述第二阳极分区贯通的阳极出口。
[0011]更进一步地，所述阳极入口上连接有阳极入口管道，所述阳极入口质量流量调节阀和所述阳极入口压力传感器依次设于所述阳极入口管道上；所述阳极出口上连接有阳极出口管道，所述阳极出口压力传感器设于所述阳极出口管道上。
[0012]进一步地，所述阴极侧包括与所述膜电极组件另一侧依次连接的阴极板和阴极端板，所述阴极侧的入口分区通路包括设于所述阴极板上的第二阴极分区、以及设于所述阴极端板上并与所述第二阴极分区贯通的阴极入口，所述阴极侧的出口分区通路包括设于所述阴极板上的第一阴极分区、以及设于所述阴极端板上并与所述第一阴极分区贯通的阴极出口。
[0013]更进一步地，所述阴极入口上连接有阴极入口管道，所述阴极入口质量流量调节阀和所述阴极入口压力传感器依次设于所述阴极入口管道上；所述阴极出口上连接有阴极出口管道，所述阴极出口压力传感器设于所述阴极出口管道上。
[0014]进一步地，所述电流检测组件包括设于所述阴极板和所述阴极端板之间的电路板、设于所述电路板上的若干铜片、以及与所述电路板连接的检测器。
[0015]所述检测器检测所述电路板上的所述铜片以得到所述铜片所在区域的电流为本领域公知常识，检测方法不为本专利技术的创新点。根据此检测原理，本专利技术中所述检测器能同时检测所述电路板上的若干所述铜片，以得到所述铜片所在不同区域的电流分布情况。
[0016]更进一步地，所述铜片上还设有温度传感器。
[0017]进一步地，所述电路板的一端设有用于连接所述检测器的连接凸块。
[0018]进一步地，所述电路板的面积与所述阴极板的面积相同。
[0019]本专利技术的技术方案之二为提供一种流量可调的电流分布检测方法，其基于技术方案之一所述的装置，该检测方法包括如下步骤：
[0020]S1、向燃料电池内通入反应气体和冷却液，运行燃料电池；
[0021]S2、分别记录阳极入口质量流量调节阀的质量流量、阳极入口压力传感器的压力、阳极出口压力传感器的压力、阴极入口质量流量调节阀的质量流量、阴极入口压力传感器的压力、阴极出口压力传感器的压力，由此得到阳极板和阴极板上不同分区的气体流量分配；
[0022]S3、分别记录电流检测组件的电流密度和温度，根据电流密度计算电流密度分布的均匀性指数，并绘制电流密度分布云图，得到燃料电池上不同分区的电流分布和温度分布。
[0023]进一步地，均匀性指数为γ，其计算公式为
[0024]其中为n个不同分区的电流密度的平均值。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0026](1)本专利技术具备反应气体分区控制、流量可调的功能，较真实地反应了燃料电池内
反应气体流量分配对电流分布的影响，也为关于质子交换膜燃料电池内反应气体流量分配与电流分布的仿真研究提供实验对照。
[0027](2)本专利技术中的电流检测组件不内置于阴极板中，因此阳极板与阴极板可以根据实际需求进行更换，以检测不同极板结构下反应气体流量分配与电流分布，节约成本，简化检测步骤。
[0028](3)本专利技术中还设有温度传感器，为后续开展燃料电池内反应气体的流量分配与电流分布对温度分布影响的研究奠定了基础。
[0029](4)本专利技术不影响燃料电池的运行，既保证了燃料电池运行安全，又保证了采集的检测数据准确可靠。
附图说明
[0030]图1为本专利技术装置的结构示意图。
[0031]图2为本专利技术装置中测试单电池的结构爆炸图。
[0032]图3为本专利技术装置中阳极板的结构示意图。
[0033]图4为本专利技术装置中阴极板的结构示意图。
[0034]图5为本专利技术装置中电流检测组件的结构示意图。
[0035]图6为本专利技术装置中阴极端板的结构示意图。
[0036]图中标识如下：
[0037]1为阳极入口质量流量调节阀；2为阳极入口管道；3为阳极入口压力传感器；4为阳极出口管道；5为阳极出口压力传感器；6为冷却液出口；7为阴极入口质量流量调本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种流量可调的电流分布检测装置，与燃料电池(12)连接，所述燃料电池(12)包括膜电极组件(18)、分别设于所述膜电极组件(18)两侧的阳极侧和阴极侧，其特征在于，所述阳极侧和阴极侧均设有若干入口分区通路和出口分区通路，所述装置包括质量流量调节阀、压力传感器以及电流检测组件(20)，所述质量流量调节包括设于所述阳极侧的入口分区通路上的阳极入口质量流量调节阀(1)、以及设于所述阴极侧的入口分区通路上的阴极入口质量流量调节阀(7)，用于调控所述阳极侧和所述阴极侧不同分区反应气体的质量流量；所述压力传感器包括设于所述阳极入口质量流量调节阀(1)和所述燃料电池(12)之间的入口分区通路上的阳极入口压力传感器(3)、设于所述阳极侧的出口分区通路上的阳极出口压力传感器(5)、设于所述阴极入口质量流量调节阀(7)和所述燃料电池(12)之间的出口分区通路上的阴极入口压力传感器(9)、以及设于所述阴极侧的出口分区通路上的阴极出口压力传感器(10)，用于检测所述阳极侧和所述阴极侧不同分区反应气体的压力；所述电流检测组件(20)设于所述阴极侧内，用于检测所述燃料电池(12)不同分区的电流密度。2.根据权利要求1所述的一种流量可调的电流分布检测装置，其特征在于，所述阳极侧包括与所述膜电极组件(18)一侧依次连接的阳极板(17)和阳极端板(15)，所述阳极侧的入口分区通路包括设于所述阳极板(17)上的第一阳极分区(17
‑
1)、以及设于所述阳极端板(15)上并与所述第一阳极分区(17
‑
1)贯通的阳极入口(14)，所述阳极侧的出口分区通路设于所述阳极板(17)上的第二阳极分区(17
‑
2)、以及设于所述阳极端板(15)上并与所述第二阳极分区(17
‑
2)贯通的阳极出口(16)。3.根据权利要求2所述的一种流量可调的电流分布检测装置，其特征在于，所述阳极入口(14)上连接有阳极入口管道(2)，所述阳极入口质量流量调节阀(1)和所述阳极入口压力传感器(3)依次设于所述阳极入口管道(2)上；所述阳极出口(16)上连接有阳极出口管道(4)，所述阳极出口压力传感器(5)设于所述阳极出口管道(4)上。4.根据权利要求1所述的一种流量可调的电流分布检测装置，其特征在于，所述阴极侧包括与所述膜电极组件(18)另一侧依次连接的阴极板(19)和...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩旭，王星燚，张明昊，赵岩，李笑晖，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：
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