用于实时监测和表征碳纸入侵流道的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种用于实时监测和表征碳纸入侵流道的装置，其包括石墨板组件，石墨板组件包括第一石墨板和第二石墨板，第一石墨板上形成有凹陷的固定部，用于嵌入样品；第二石墨板形成有多个凸脊部，凸脊部的两侧形成有流道，沿第一方向，流道和凸脊部交替排布；施压系统，用于向第二石墨板施加压力，使得凸脊部向固定部移动并挤压样品；显微监测组件，具有面向石墨板组件设置的显微镜头，用于观察和监测样品的入侵情况

【技术实现步骤摘要】
用于实时监测和表征碳纸入侵流道的装置


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其是涉及一种用于实时监测和表征碳纸入侵流道的装置
。

技术介绍

[0002]气体扩散层是质子交换膜燃料电池的重要组成材料之一，需要具备良好的导电性
、
导气排水性
、
以及一定的机械强度以支撑催化层等特性
。
气体扩散层通常由微孔层和支撑层两部分组成，微孔层由碳粉和疏水剂制成，而支撑层一般为碳布或碳纸，由于碳纸相比于金属双极板的刚度有限，在燃料电池装堆过程中，气体扩散层的碳纸基材侧会发生一定的压缩变形并会嵌入到双极板的流道中，使得供气体流通的空间有所减少，增大了气体流阻并且阻碍了进气及其均匀性，从而影响着燃料电池性能的提升
。
[0003]因此研究碳纸入侵流道的表征有助于分析燃料电池出现性能波动的原因，现有方式是将压装后的膜电极从电堆中拆解出来并与双极板进行分离，然后测量气体扩散层的基材侧的表面粗糙度，并且与未压装的气体扩散层的基材侧表面粗糙度作对比，表面粗糙度越大，表明碳纸入侵量越大，如此表征该压装力下碳纸入侵流道的程度
。
但由于碳纸具有一定的回弹性，拆解后的碳纸基材侧很可能已经恢复到压缩前的状态或部分地回弹，使得测得的表面粗糙度数据难以精确的表征碳纸在压装过程中实际的入侵量
。
[0004]此外还可以通过在碳纸表面设置一个活动的浮杆，浮杆外接伸长计，对模具里对碳纸施加一定的载荷，当碳纸发生流道入侵时，浮杆会产生相应的位移并通过伸长计读出该位移的距离，以此记为碳纸的入侵量
。
但在碳纸表面设置浮杆并外接伸长计的技术方案制备复杂，更多的只是在模型设计层面，难易实现设备工业化，碳纸表面微小浮杆的设计十分困难，需要极高灵敏度的浮杆和伸长计，现有的设备装置实现困难，且该方案只是针对单一流道处碳纸入侵量的表征，无法表征在实际压装下，整面碳纸在不同双极板流道处的碳纸入侵量
。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请的目的在于提供一种用于实时监测和表征碳纸入侵流道的装置，以解决现有用于监测碳纸入侵流道的表征的方式难度大
、
精确度差，无法反馈真实的入侵量的问题
。
[0006]本专利技术提供了一种用于实时监测和表征碳纸入侵流道的装置，其中，所述用于实时监测和表征碳纸入侵流道的装置包括：
[0007]石墨板组件，包括第一石墨板和第二石墨板，所述第一石墨板上形成有凹陷的固定部，用于嵌入样品；所述第二石墨板形成有多个凸脊部，所述凸脊部的两侧形成有流道，沿第一方向，所述流道和所述凸脊部交替排布；
[0008]施压系统，用于向所述第二石墨板施加压力，使得所述凸脊部向所述固定部移动并挤压所述样品；
[0009]显微监测组件，具有面向所述石墨板组件设置的显微镜头
。
[0010]优选地，所述显微镜头设置在所述石墨板组件的上方；
[0011]所述固定部在第一方向上的两端设置有凸部，使得所述第一石墨板的截面形成为“[”形结构；所述凸脊部形成为沿第二方向延伸的条形结构；所述流道设置在相邻的两个所述凸脊部之间，或所述流道设置在所述凸脊部和所述凸部之间，多个所述流道平行设置
。
[0012]优选地，在第二方向上，所述凸部延伸至所述第一石墨板的边缘，所述凸脊部延伸至所述第二石墨板的边缘，所述流道延伸至所述第二石墨板的边缘
。
[0013]优选地，所述凸脊部与所述第二石墨板的主体滑动连接，以调节所述流道的尺寸
。
[0014]优选地，所述用于实时监测和表征碳纸入侵流道的装置还包括：
[0015]传动件，与所述施压系统的动力输出端连接；
[0016]固定件，与所述第一石墨板连接，所述固定部朝向所述施压系统设置；
[0017]移动件，与所述第二石墨板连接，所述传动件驱动所述移动件使得所述第二石墨板朝向靠近所述第一石墨板的方向移动，使得所述凸脊部挤压所述固定部上的所述样品
。
[0018]优选地，所述施压系统具有显示模块，用于示出所述施压系统向所述第二石墨板输出的压力参数和所述第二石墨板的行程参数
。
[0019]优选地，所述显微监测组件包括：
[0020]显微镜主体，设置在所述石墨板组件的侧方，所述显微镜头设置于所述显微镜主体的顶部并且位于所述石墨板组件的正上方；
[0021]显示器，与所述显微镜主体通讯连接
。
[0022]优选地，所述用于实时监测和表征碳纸入侵流道的装置还包括：
[0023]保护组件，设置在所述石墨板组件和所述施压系统之间，并且与所述施压系统通讯连接；所述保护组件包括发射模块和接收模块，所述发射模块能够发射出光源信号以供所述接收模块接收，当所述接收模块接收不到所述光源信号时，所述施压系统停止工作
。
[0024]优选地，所述用于实时监测和表征碳纸入侵流道的装置还包括：
[0025]底座，形成为板状结构，所述施压系统和所述石墨板组件均设置在所述底座的上方，所述底座的顶部呈水平设置
。
[0026]优选地，所述用于实时监测和表征碳纸入侵流道的装置还包括：
[0027]承接台，设置在所述底座的侧方，并且平行于所述底座设置；所述显微监测组件设置在所述承接台的上方，所述承接台与所述底座滑动连接，使得所述显微监测组件能够在所述第一石墨板和所述第二石墨板之间移动
。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0029]本专利技术的用于实时监测和表征碳纸入侵流道的装置，通过第二石墨板压向第一石墨板上的样品并使得至少部分的样品入侵流道中，来模拟碳纸在燃料电池堆中的受压情况，通过显微镜头实施观察和监测样品入侵流道的程度，并通过施压系统获取第二石墨板挤压样品产生变形时的运动行程以及实时压力值，以模拟真实的压装过程，如此能够实时监测碳纸在实际单电池装配压缩过程中的入侵量，同时也可以监测整片碳纸在不同位置处的入侵量，从而有助于分析燃料电池装堆过程中不同位置压装力的均匀性以及气体扩散层的设计研究
。
[0030]为使本申请的上述目的
、
特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合
所附附图，作详细说明如下
。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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
。
[0032]图1为本专利技术实施例提供的用于实时监测和表征碳纸入侵流道的装置的结构示意图；
[0033]图2为本专利技术实施例提供的用于实时监测和表征碳纸入侵流道的装置中第二石墨板的截面结构示意图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于实时监测和表征碳纸入侵流道的装置，其特征在于，所述用于实时监测和表征碳纸入侵流道的装置包括：石墨板组件，包括第一石墨板和第二石墨板，所述第一石墨板上形成有凹陷的固定部，用于嵌入样品；所述第二石墨板形成有多个凸脊部，所述凸脊部的两侧形成有流道，沿第一方向，所述流道和所述凸脊部交替排布；施压系统，用于向所述第二石墨板施加压力，使得所述凸脊部向所述固定部移动并挤压所述样品；显微监测组件，具有面向所述石墨板组件设置的显微镜头
。2.
根据权利要求1所述的用于实时监测和表征碳纸入侵流道的装置，其特征在于，所述显微镜头设置在所述石墨板组件的上方；所述固定部在第一方向上的两端设置有凸部，使得所述第一石墨板的截面形成为“[”形结构；所述凸脊部形成为沿第二方向延伸的条形结构；所述流道设置在相邻的两个所述凸脊部之间，或所述流道设置在所述凸脊部和所述凸部之间，多个所述流道平行设置
。3.
根据权利要求2所述的用于实时监测和表征碳纸入侵流道的装置，其特征在于，在第二方向上，所述凸部延伸至所述第一石墨板的边缘，所述凸脊部延伸至所述第二石墨板的边缘，所述流道延伸至所述第二石墨板的边缘
。4.
根据权利要求1所述的用于实时监测和表征碳纸入侵流道的装置，其特征在于，所述凸脊部与所述第二石墨板的主体滑动连接，以调节所述流道的尺寸
。5.
根据权利要求1所述的用于实时监测和表征碳纸入侵流道的装置，其特征在于，所述用于实时监测和表征碳纸入侵流道的装置还包括：传动件，与所述施压系统的动力输出端连接；固定件，与所述第一石墨板连接，所述固定部朝向所述施压系统设置；移动件，与所述第二石墨板连接，所述传动件驱动所述移动件使得所述第二石墨板朝向靠近所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱伟，汪如意，方川，李飞强，
申请(专利权)人：北京亿华通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：