一种液体/气体流场板和应用方法、检测装置、检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种液体/气体流场板和应用方法、检测装置、检测方法。其中，包括：提供一气体流道板，该气体流道板设有一流道表面，该流道表面设置有至少一条气体流道；在该流道表面，设有至少一条液体流道，该至少一条液体流道与该至少一条气体流道交错设置，且该至少一条液体流道与该至少一条气体流道相互独立。本发明专利技术为了解决无法直接在燃料电池工况条件下实时检测催化层的金属溶出的问题。在燃料电池工况下在燃料电池测试系统单电池流场板气体流道中引入与催化层直接接触的独立液体流道；在液体流道中通入溶剂以收集燃料电池催化层溶出的金属元素并将其引入ICP

【技术实现步骤摘要】
一种液体/气体流场板和应用方法、检测装置、检测方法


[0001]本专利技术涉及一种液体/气体流场板和应用方法、检测装置、检测方法。

技术介绍

[0002]随着环境和能源问题日益严重，绿色能源的发展受到研究人员广泛关注。质子交换膜燃料电池(PEMFC)因其工作温度低、能量转换效率高的特点逐渐走入大众的视野。然而，成本和耐用性仍然是阻碍质子交换膜燃料电池系统被广泛应用的两个主要障碍。因此，人们对燃料电池催化剂的稳定性进行了广泛的研究，并在该领域产生了一系列优秀的成果。其中，金属溶出现象已被揭示为燃料电池催化剂主要的降解机制之一，其可以导致电化学活性表面积(ECSA) 减少，进而降低电极活性，影响燃料电池运行。
[0003]在线ICP
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MS是研究催化剂稳定性的最有力工具。然而，现有的ICP
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MS 联用表征技术只能在非工况的理想模拟条件下跟踪催化剂的金属溶出行为，尚无法直接在燃料电池工况条件下实时检测催化层的金属溶出。。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种燃料电池催化层金属溶出的实时检测方法，能够实现在燃料电池工况下实时监测催化层的金属溶出。
[0005]根据本专利技术的一个方面，提供一种液体/气体流场板，包括：提供一气体流道板，该气体流道板设有一流道表面，该流道表面设置有至少一条气体流道；在该流道表面，设有至少一条液体流道，该至少一条液体流道与该至少一条气体流道交错设置，且该至少一条液体流道与该至少一条气体流道相互独立。<br/>[0006]根据本专利技术的另一个方面，提供一种液体/气体流场板的应用方法，提供至少一张气体扩散层，并对其中至少一张气体扩散层按照该液体流道位置进行挖孔处理；将电池芯片与至少一张经挖孔处理的气体扩散层和/或至少一张未处理的气体扩散层进行组装，并热压处理后得到膜电极；以及，将该膜电极与液体/ 气体流场板、集流板、端板进行组装获得燃料电池工况实时检测装置。
[0007]根据本专利技术的又一个方面，提供一种膜电极，由上述的一种液体/气体流场板的应用方法中膜电极的加工步骤制备而成。
[0008]根据本专利技术的再一个方面，提供一种包含液体/气体流场板的燃料电池工况实时检测装置，由上述的一种液体/气体流场板的应用方法制备而成。
[0009]根据本专利技术的最后一个方面，提供一种包含液体/气体流场板的燃料电池工况实时检测装置的使用方法，燃料电池工作时，向该液体/气体流场板的液体流道泵入溶剂，该溶剂随着液体流道收集燃料电池催化层溶出的金属元素并泵出；包含燃料电池催化层溶出的金属元素的溶剂泵出后引入ICP
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MS检测装置，对溶剂中的金属元素的工况实时检测
[0010]可以发现，以上方案，
[0011]为了解决无法直接在燃料电池工况条件下实时检测催化层的金属溶出的问题。在
燃料电池工况下在燃料电池测试系统单电池流场板气体流道中引入与催化层直接接触的独立液体流道；在液体流道中通入溶剂以收集燃料电池催化层溶出的金属元素并将其引入ICP
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MS检测装置实现对溶出金属元素的工况实时检测。液体流道与气体流道之间设置突出的沟脊是为了防止气体流道中的气体蹿入液体流道影响实时检测的连续性，或者液体蹿入气体流道影响燃料电池正常工作。此催化层可以是阴极催化层，也可以是阳极催化层，根据需要进行选择。该方法既可以用于质子交换膜燃料电池也可以用于碱性膜燃料电池的催化层中的溶出金属元素的检测。本专利技术首次实现了在燃料电池工况下实时监测催化层的金属溶出，为燃料电池中的反应过程、反应机制和衰减机理的研究提供了研究方法。本专利技术对于燃料电池电催化剂的衰减机理研究提供了有效手段，为催化剂的设计思路有一定的指导意义。同时，为其他类型电池的机理研究提供了新的思路。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1是本专利技术一种液体/气体流场板结构示意图；
[0014]图2是本专利技术一种液体/气体流场板结构简图；
[0015]图3是本专利技术液体/气体流场板的应用方法一实施例的流程示意图；
[0016]图4是本专利技术液体/气体流场板的应用方法一实施例的挖孔后的阴极气体扩散层结构示意图；
[0017]图5是本专利技术液体/气体流场板的应用方法一实施例的膜电极结构示意图；
[0018]图6是本专利技术液体/气体流场板的应用方法一实施例的燃料电池工况实时检测装置的结构示意图；
[0019]图7是在工况实时检测燃料电池催化层金属溶出的测试过程中，得到的 ICP
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MS离子计数强度以及燃料电池极化电流随时间变化的关系图；
[0020]图8是在工况实时检测燃料电池催化层金属溶出的测试过程中，得到的 ICP
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MS响应信号以及燃料电池极化电流随极化电位变化的关系图；
[0021]图9是本专利技术包含液体/气体流场板的燃料电池工况实时检测装置的使用方法一实施例的流程示意图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和实施例，对本专利技术作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本专利技术，但不对本专利技术的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本专利技术的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]本专利技术提供一种燃料电池催化层金属溶出的实时检测方法，能够实现在燃料电池工况下实时监测催化层的金属溶出。
[0024]请参见图1、图2，图1是本专利技术一种液体/气体流场板结构示意图，图2 是本专利技术一
种液体/气体流场板结构简图。请参阅图1，
[0025]提供一气体流道板A，该气体流道板A设有一流道表面a，该流道表面a 设置有至少一条气体流道B；
[0026]在该流道表面a，设有至少一条液体流道C，该至少一条液体流道C与该至少一条气体流道B交错设置(请参阅图2)，且该至少一条液体流道C与该至少一条气体流道B相互独立。
[0027]在本实施例中，该至少一条气体流道与该至少一条液体流道在该流道表面呈蛇形分布。蛇形设置的目的在于增加接触面，使得液体流道与电芯片的接触面积增大。
[0028]在本实施例中，该蛇形液体流场包括上下两个迂回部(迂回部C1以及迂回部C2)，其互相连通且分别交错嵌入蛇形气体流道B将蛇形气体流道B分为连通的上中下三部分。交错设置的目的在于：使液体流道在气体流场中均匀分布，提高溶出金属收集效率。该蛇形液体流道C沟槽与蛇形气体流道B沟槽之间由沟脊a1相隔，沟脊a1相对于流道表面a凸出0.1mm
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5.0mm。这样设置的目的在于保证气体流道B与液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液体/气体流场板，其特征在于，提供一气体流道板，该气体流道板设有一流道表面，该流道表面设置有至少一条气体流道；在该流道表面，设有至少一条液体流道，该至少一条液体流道与该至少一条气体流道交错设置，且该至少一条液体流道与该至少一条气体流道相互独立。2.如权利要求1所述的一种液体/气体流场板，其特征在于，该至少一条气体流道与该至少一条液体流道在该流道表面呈蛇形分布。3.如权利要求2所述的一种液体/气体流场板，其特征在于，该蛇形液体流场包括上下两个迂回部，其互相连通且分别交错嵌入蛇形气体流道将蛇形气体流道分为连通的上中下三部分，该蛇形液体流道沟槽与蛇形气体流道沟槽之间由沟脊相隔，沟脊相对于流道表面凸出0.1mm
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5.0mm。4.一种液体/气体流场板的应用方法，其特征在于，提供至少一张气体扩散层，并对其中至少一张气体扩散层按照该液体流道位置进行挖孔处理；将电池芯片与至少一张经挖孔处理的气体扩散层和/或至少一张未处理的气体扩散层进行组装，并热压处理后得到膜电极；以及，将该膜电极与液体/气体流场板、集流板、端板进行组装获得燃料电池工况实时检测装置。5.如权利要求4所述的一种液体/气体流场板的应用方法，其特征在于，该气体扩散层材料为碳纤维纸、碳纤维编织布、非织造布及炭黑纸。6.如权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇成，王浩宇，郑佳鑫，周志有，孙世刚，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：