一种燃料电池双极板微漏检测方法技术

本发明专利技术涉及一种燃料电池双极板微漏检测方法，包括：准备测试燃料电池电堆；使用氮气对燃料电池电堆的冷却腔、燃料腔和氧化腔进口进行吹扫；利用燃料电池阻抗测试系统测量各单电池的阻抗；向燃料电池电堆的冷却液腔通入冷却液，并进行保压；保压期间，再次测量各单电池的阻抗，并间隔采样至保压结束；排干冷却腔中液体后，使用氮气对燃料电池电堆的冷却腔、燃料腔和氧化腔进口进行吹扫；再次测量各单电池的阻抗；对各单电池阻抗测试结果中的电子转移电阻R

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池双极板微漏检测方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其是涉及一种燃料电池双极板微漏检测方法。

技术介绍

[0002]燃料电池是一种能将燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的装置，具有能量转化效率高、响应速度快、清洁无污染、噪音小等优点，目前已经在交通运输、固定电站、航空航天等领域得到广泛的应用。质子交换膜燃料电池主要由双极板、膜电极、密封结构等组件构成；其中双极板起到支撑膜电极、传输燃料气体、传导电流、排出反应水热等作用，是燃料电池电堆中的重要组成部分。
[0003]目前，双极板的失效主要由双极板泄漏造成，泄漏原因主要有：极板存在泄漏点，单极板粘结或焊接过程存在问题导致外漏，双极板与膜电极间密封结构失效。在低温环境的应用场景下，燃料电池需要用乙二醇基防冻液取代去离子水作为冷却液，防止冷却液结冰。但是由于石墨板的制备工艺存在缺陷，会使双极板存在微孔，从而导致双极板在使用过程中会出现渗漏防冻液的情况，极易使膜电极收到污染，造成电池运行过程中出现单低，影响电池性能。因此，在电堆出厂前对双极板进行检漏是十分有必要的。
[0004]传统的双极板检漏方法主要为气体检漏，即向双极板的腔道中通入检测气体，通过观察有无气泡渗出或利用气体的压力变化来进行检漏；或者像CN109167088A通过电化学反应的方法，向双极板中通入检测气体，检测有无电化学反应产生电压来进行检漏。由于双极板经过运行后，液态的去离子水或者防冻液会填充在双极板的微裂纹或者气孔中，在冷却液
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双极板的固/>‑
液界面粘附力的作用下，检测气体难以穿过微裂纹或微孔，一般的气体检测方法难以将微漏量双极板检测出来。因此，还可以利用液体进行微漏检测，比如中国专利CN112414629A提出向双极板的水腔中通入荧光剂液体的方案，然后通过保压后观察双极板的流道上是否出现荧光剂液体来进行检漏。
[0005]然而，在上述检测方法中，CN109167088A主要通过向双极板的水腔中通入燃料气体，阳极/阴极流场通入氧化剂气体。由于双极板的气体腔与水腔相互隔绝，这种通气方式在正常情况下单电池不会电压。若单电池产生电压，则说明该单电池的双极板发生串漏。但是对于一些存在微孔缺陷的双极板，该方法并不能对其进行有效的筛选。CN112414629A主要通过向双极板的水腔中通入含有荧光剂的冷却液，然后进行静态保压，经过一段时间后将双极板拆解置于紫外灯下，出现荧光反应的区域即为双极板的渗露点区域。这种方法的优点在于能够识别出微漏的双极板，但是十分容易对膜电极产生污染，所以只能应用于失效分析，不能用于生产端。

技术实现思路

[0006]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双极板微漏检测方法，能够操作简单、可靠地检测出双极板是否发生渗漏，且不会对双极板和膜电极造成损伤和污染。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种燃料电池双极板微漏检测方法，包括以下步骤：
[0008]S1：准备测试燃料电池电堆，将气体供应系统、冷却液供应系统、燃料电池阻抗系统分别对应与燃料电池电堆相连接；
[0009]S2：通过气体供应系统，使用氮气对燃料电池电堆的冷却腔、燃料腔和氧化腔进口进行吹扫，充分风干；
[0010]S3：利用燃料电池阻抗测试系统测量各单电池的阻抗；
[0011]S4：通过冷却液供应系统，向燃料电池电堆的冷却液腔通入冷却液，并进行保压；
[0012]S5：保压期间，再次利用燃料电池阻抗测试系统测量各单电池的阻抗，并间隔采样至保压结束；
[0013]S6：排干冷却腔中液体后，使用氮气对燃料电池电堆的冷却腔、燃料腔和氧化腔进口进行吹扫，充分风干；
[0014]S7：利用燃料电池阻抗测试系统测量各单电池的阻抗；
[0015]S8：对各单电池阻抗测试结果中的电子转移电阻R
ct
进行分析，以确定出当前单电池是否存在泄漏。
[0016]进一步地，所述步骤S1具体是将气体供应系统与燃料电池电堆的燃料腔和氧化腔相应管路相连；将冷却液供应系统与燃料电池电堆的冷却液腔相应管路相连；将燃料电池阻抗测试系统与燃料电池电堆电压巡检系统连接。
[0017]进一步地，所述冷却液供应系统中的冷却液具体为去离子水。
[0018]进一步地，所述步骤S2中氮气的流速为50
‑
100mL/min、吹扫时间为10
‑
30min。
[0019]进一步地，所述步骤S3、S5和S7中，阻抗测试范围为10
‑1～105Hz。
[0020]进一步地，所述步骤S4中，冷却液的保压压力为10
‑
200kPa。
[0021]进一步地，所述步骤S5中，间隔采样时间为5
‑
10min，保压时间为1
‑
2h。
[0022]进一步地，所述步骤S6中，氮气的流速为50
‑
100mL/min，吹扫时间为10
‑
60min。
[0023]进一步地，所述步骤S8具体是通过对阻抗谱图中奈奎斯特图的圆半径尺寸进行分析，以确定出当前单电池是否存在泄漏。
[0024]进一步地，所述步骤S8中，若水腔保压期间R
ct
呈现变小的趋势，而保压前后，步骤S3和S7测量的R
ct
变化量小于或等于设定阈值，则表明该节单电池存在泄漏。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0026](1)本专利技术通过测试保压过程中单片阻抗的变化趋势，即可实现在整堆的情况下定位微漏双极板，无需拆堆检漏，具有省时、省力、操作便捷的优点。
[0027](2)本专利技术在含阻抗测试系统的测试台上进行测试，双极板一旦存在微裂纹或者气孔，水的渗漏致使极板的表面状态改变，随之呈现在阻抗谱中，通过谱图中转移阻抗的变化趋势即可识别微漏双极板，具有响应灵敏、能检微漏的特点，而且设备简单，无需额外的工装夹具。
[0028](3)本专利技术利用水进行保压测试，即使水发生泄漏也不会对双极板和膜电极造成损伤，且渗透入极板气腔的水可被氮气风干，相比具有污染性的荧光防冻液进行保压测试，本专利技术检测方法无污染。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的方法流程示意图；
[0030]图2为本专利技术的应用系统示意图；
[0031]图3为阻抗谱中典型的奈奎斯特图；
[0032]图4为实施例一中双极板微漏检测结果对比示意图；
[0033]图5a为实施例二中正常极板EIS测试结果示意图；
[0034]图5b为实施例二中微漏板EIS测试结果示意图。
具体实施方式
[0035]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。
[0036]如图1所示，一种燃料电池双极板微漏检测方法，包括以下步骤：
[0037]S1：准备测试燃料电池本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池双极板微漏检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：准备测试燃料电池电堆，将气体供应系统、冷却液供应系统、燃料电池阻抗系统分别对应与燃料电池电堆相连接；S2：通过气体供应系统，使用氮气对燃料电池电堆的冷却腔、燃料腔和氧化腔进口进行吹扫，充分风干；S3：利用燃料电池阻抗测试系统测量各单电池的阻抗；S4：通过冷却液供应系统，向燃料电池电堆的冷却液腔通入冷却液，并进行保压；S5：保压期间，再次利用燃料电池阻抗测试系统测量各单电池的阻抗，并间隔采样至保压结束；S6：排干冷却腔中液体后，使用氮气对燃料电池电堆的冷却腔、燃料腔和氧化腔进口进行吹扫，充分风干；S7：利用燃料电池阻抗测试系统测量各单电池的阻抗；S8：对各单电池阻抗测试结果中的电子转移电阻R
ct
进行分析，以确定出当前单电池是否存在泄漏。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池双极板微漏检测方法，其特征在于，所述步骤S1具体是将气体供应系统与燃料电池电堆的燃料腔和氧化腔相应管路相连；将冷却液供应系统与燃料电池电堆的冷却液腔相应管路相连；将燃料电池阻抗测试系统与燃料电池电堆电压巡检系统连接。3.根据权利要求1所述的一种燃料电池双极板微漏检测方法，其特征在于，所述冷却液供应系统中的冷却液具体为去离子水。4.根据权利要求1所述的一种燃料电池双极板微漏检测方法，其特征在于，所述步骤S2中氮气的流速为50
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【专利技术属性】
技术研发人员：王豪杰，李笑晖，李振林，陈小晶，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：