本發(fā)明是關(guān)于能源與清潔，特別是關(guān)于一種燃料電池測試夾具。

背景技術(shù)：

1、燃料電池的核心部件是由質(zhì)子交換膜、催化層和氣體擴(kuò)散層三部分構(gòu)成。其中氣體擴(kuò)散層起著支撐催化層、導(dǎo)電導(dǎo)熱、調(diào)節(jié)水氣平衡的作用，其成本高昂，研究其耐久性十分必要。在燃料電池長時(shí)間的工作過程中，氣體擴(kuò)散層會(huì)發(fā)生機(jī)械降解和化學(xué)降解，其中機(jī)械降解包括壓縮、凍融、水溶以及氣流侵蝕造成的不可逆的機(jī)械破壞；化學(xué)降解主要由于部分條件下，碳與水發(fā)生反應(yīng)并被沖走致使氣體擴(kuò)散層結(jié)構(gòu)崩潰。由于氣體擴(kuò)散層相較于燃料電池的其他結(jié)構(gòu)件壽命更長，因而模擬常規(guī)工作情況下氣體擴(kuò)散層的壽命預(yù)測以及衰減模式分析已被證明是一種非常有價(jià)值的測試方式。

2、然而針對(duì)于氣體擴(kuò)散層的老化研究都集中在離線加速實(shí)驗(yàn)上。離線加速實(shí)驗(yàn)通過模擬氣體擴(kuò)散層的降解機(jī)理，直接對(duì)氣體擴(kuò)散本體采用物理方法或化學(xué)手段。但是離線加速實(shí)驗(yàn)結(jié)果很難與實(shí)際電池運(yùn)行操作條件下的氣體擴(kuò)散層衰減聯(lián)系起來，并不能由此得出實(shí)際耐久性測試后氣體擴(kuò)散層衰減對(duì)電池性能的影響程度，同時(shí)一些研究數(shù)據(jù)也顯示，離線和在線耐久性試驗(yàn)的結(jié)果可能有很大的差距。目前所使用的在線耐久性測試來定量分析氣體擴(kuò)散層的衰減，往往都是想辦法將老化過后的氣體擴(kuò)散層進(jìn)行分離，再次進(jìn)行電池組裝進(jìn)行性能測試分析，進(jìn)而確定氣體擴(kuò)散層對(duì)整個(gè)燃料電池性能衰減的貢獻(xiàn)。

3、上述所謂的“在線”測試研究氣體擴(kuò)散層衰減對(duì)電池性能的影響，實(shí)際上都是加速老化測試結(jié)束后，針對(duì)后期性能數(shù)據(jù)或者拆解電池分離出氣體擴(kuò)散層進(jìn)行研究，無法做到“真正地”實(shí)時(shí)、在線檢測氣體擴(kuò)散層的老化過程，也就無法真正建立氣體擴(kuò)散層制備參數(shù)與壽命之間的關(guān)系。同時(shí)，拆解電池分離出氣體擴(kuò)散層的過程也會(huì)對(duì)氣體擴(kuò)散層造成不同程度的物理損傷，不利于氣體擴(kuò)散層的進(jìn)一步老化研究。因而亟需一種新的燃料電池測試夾具以克服現(xiàn)有測試反式無法充分實(shí)時(shí)反應(yīng)氣體擴(kuò)散層的老化進(jìn)程。

4、公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種燃料電池測試夾具，其能夠?qū)崟r(shí)模擬燃料電池的使用環(huán)境，較為準(zhǔn)確的檢測出氣體擴(kuò)散層的老化進(jìn)程。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種燃料電池測試夾具，用于測試燃料電池中單電池的老化程度。該燃料電池測試夾具包括陽極電池殼、陰極電池殼和“t”型探針。陽極電池殼包括第一流道槽以及多個(gè)第一槽板，所述第一流道槽和所述多個(gè)第一槽板共同形成第一流道。陰極電池殼被構(gòu)造成與所述陽極電池殼蓋合在一起共同圍成容納所述單電池的空間，該陰極電池殼包括第二流道槽以及多個(gè)第二槽板，所述第二流道槽和所述多個(gè)第二槽板共同形成第二流道，所述第二槽板上具有探針槽。“t”型探針用于測試單電池陰極一側(cè)氣體擴(kuò)散層的電導(dǎo)率，該“t”型探針包括橫段以及與所述橫段中心固定的豎段，所述“t”型探針的橫段設(shè)置于所述第二槽板的探針槽處，所述“t”型探針的豎段穿設(shè)于所述陰極電池殼；其中在工作狀態(tài)下，所述“t”型探針對(duì)應(yīng)于所述單電池的被截?cái)鄥^(qū)域，且所述“t”型探針的橫段用于抵接所述單電池陰極一側(cè)的氣體擴(kuò)散層。

3、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述“t”型探針與所述陰極電池殼絕緣，所述探針槽截?cái)嗨龅诙郯澹觥皌”型探針與被截?cái)嗟乃龅诙郯逯g具有間隙。

4、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述“t”型探針的橫段與所述第二流道槽之間設(shè)置有絕緣墊。

5、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述陰極電池殼上設(shè)置有與所述“t”型探針的豎段相適配的圓形通孔，所述“t”型探針的豎段設(shè)置有絕緣膠套，穿設(shè)并固定于所述圓形通孔內(nèi)。

6、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述“t”型探針具有四個(gè)。

7、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述燃料電池測試夾具還包括電導(dǎo)率檢測儀，所述“t”型探針的一端與電導(dǎo)率檢測儀連接。

8、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，還包括與所述“t”型探針連接的四刀雙擲開關(guān)，所述四刀雙擲開關(guān)包括“0”位和“1”位，所述“0”位與所述電導(dǎo)率檢測儀連接，所述“1”位與所述陰極電池殼連接。

9、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述四刀雙擲開關(guān)四級(jí)同時(shí)切換，當(dāng)所述四刀雙擲開關(guān)打在“0”位置時(shí)，所述電導(dǎo)率檢測儀與四個(gè)所述“t”型探針連接，所述電導(dǎo)率檢測儀以及四個(gè)所述“t”型探針與所述陰極電池殼絕緣用于對(duì)所述單電池被截?cái)鄥^(qū)域的氣體擴(kuò)散層進(jìn)行電導(dǎo)率的測試；當(dāng)所述四刀雙擲開關(guān)打在“1”位置時(shí)，四個(gè)所述“t”型探針與所述陰極電池殼串聯(lián)，用于對(duì)所述單電池被截?cái)鄥^(qū)域的氣體擴(kuò)散層進(jìn)行正常的老化測試。

10、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述燃料電池測試夾具還包括接觸角檢測儀，所述接觸角檢測儀包括注射器、注射器針頭以及設(shè)置于所述注射器上的固定組件，所述固定組件包括固定螺絲、密封膠套以及鎖緊螺母，所述陰極電池殼體上設(shè)置有螺紋孔，所述螺紋孔底面中心開設(shè)有中心通孔，所述中心通孔用于插入注射器針頭，所述螺紋孔用于配合所述固定組件將燃料電池測試夾具密封。

11、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述第二流道兩側(cè)設(shè)置有與所述第二流道連通的觀測槽，所述觀測槽設(shè)置有石英窗口片，所述陰極電池殼的兩側(cè)設(shè)置有固定鋼片，每個(gè)所述固定鋼片上均設(shè)置有觀測窗口。

12、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施方式的燃料電池測試夾具在第二槽板上探針槽，將探針與電池殼流道完美融合，探針槽的位置對(duì)應(yīng)于被截?cái)嗟臍怏w擴(kuò)散層，使得截?cái)嗪蟮拇郎y氣體擴(kuò)散層與整體氣體擴(kuò)散層的測試環(huán)境基本一致，保證檢測的實(shí)時(shí)性以及在線檢測可行性；通過設(shè)計(jì)四刀雙擲開關(guān)對(duì)氣體擴(kuò)散層的電導(dǎo)率進(jìn)行測試，還可對(duì)氣體擴(kuò)散層進(jìn)行正常的老化測試；通過設(shè)置對(duì)現(xiàn)有接觸角測試儀的結(jié)構(gòu)上設(shè)置固定組件，在陰極電池殼上設(shè)置螺紋孔與固定組件相配合，設(shè)置中心通孔以及觀測窗用于檢測氣體擴(kuò)散層的接觸角，配合電導(dǎo)率分析氣體擴(kuò)散層的老化進(jìn)程；本發(fā)明可于現(xiàn)有燃料電池測試夾具的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，操作較為簡便，并且節(jié)省資源，無需額外制備新的測試夾具。

技術(shù)特征：

1.一種燃料電池測試夾具，用于測試燃料電池中單電池的氣體擴(kuò)散層的老化程度，其特征在于，該燃料電池測試夾具包括：

2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池測試夾具，其特征在于，所述“t”型探針與所述陰極電池殼絕緣，所述探針槽截?cái)嗨龅诙郯澹觥皌”型探針與被截?cái)嗟乃龅诙郯逯g具有間隙。

3.如權(quán)利要求2所述的燃料電池測試夾具，其特征在于，所述“t”型探針的橫段與所述第二流道槽之間設(shè)置有絕緣墊。

4.如權(quán)利要求1所述的燃料電池測試夾具，其特征在于，所述陰極電池殼上設(shè)置有與所述“t”型探針的豎段相適配的圓形通孔，所述“t”型探針的豎段設(shè)置有絕緣膠套，穿設(shè)并固定于所述圓形通孔內(nèi)。

5.如權(quán)利要求1所述的燃料電池測試夾具，其特征在于，所述“t”型探針具有四個(gè)。

6.如權(quán)利要求5所述的燃料電池測試夾具，其特征在于，還包括電導(dǎo)率檢測儀，所述“t”型探針的一端與電導(dǎo)率檢測儀連接。

7.如權(quán)利要求6所述的燃料電池測試夾具，其特征在于，還包括與所述“t”型探針連接的四刀雙擲開關(guān)，所述四刀雙擲開關(guān)包括“0”位和“1”位，所述“0”位與所述電導(dǎo)率檢測儀連接，所述“1”位與所述陰極電池殼連接。

8.如權(quán)利要求7所述的燃料電池測試夾具，其特征在于，所述四刀雙擲開關(guān)四級(jí)同時(shí)切換，當(dāng)所述四刀雙擲開關(guān)打在“0”位置時(shí)，所述電導(dǎo)率檢測儀與四個(gè)所述“t”型探針連接，所述電導(dǎo)率檢測儀以及四個(gè)所述“t”型探針與所述陰極電池殼絕緣用于對(duì)所述單電池被截?cái)鄥^(qū)域的氣體擴(kuò)散層進(jìn)行電導(dǎo)率的測試；當(dāng)所述四刀雙擲開關(guān)打在“1”位置時(shí)，四個(gè)所述“t”型探針與所述陰極電池殼串聯(lián)，用于對(duì)所述單電池被截?cái)鄥^(qū)域的氣體擴(kuò)散層進(jìn)行正常的老化測試。

9.如權(quán)利要求1所述的燃料電池測試夾具，其特征在于，還包括接觸角檢測儀，所述接觸角檢測儀包括注射器、注射器針頭以及設(shè)置于所述注射器上的固定組件，所述固定組件包括固定螺絲、密封膠套以及鎖緊螺母，所述陰極電池殼體上設(shè)置有螺紋孔，所述螺紋孔底面中心開設(shè)有中心通孔，所述中心通孔用于插入注射器針頭，所述螺紋孔用于配合所述固定組件將燃料電池測試夾具密封。

10.如權(quán)利要求9所述的燃料電池測試夾具，其特征在于，所述第二流道兩側(cè)設(shè)置有與所述第二流道連通的觀測槽，所述觀測槽設(shè)置有石英窗口片，所述陰極電池殼的兩側(cè)設(shè)置有固定鋼片，每個(gè)所述固定鋼片上均設(shè)置有觀測窗口。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種燃料電池測試夾具，包括陽極電池殼、陰極電池殼以及“T”型探針。陰極電池殼被構(gòu)造成與陽極電池殼蓋合在一起共同圍成容納單電池的空間，該陰極電池殼包括第二流道槽以及多個(gè)第二槽板，第二槽板上具有探針槽。“T”型探針用于測試單電池陰極一側(cè)氣體擴(kuò)散層的電導(dǎo)率，該“T”型探針包括橫段以及豎段，“T”型探針的橫段設(shè)置于第二槽板的探針槽處，“T”型探針的豎段穿設(shè)于陰極電池殼。在工作狀態(tài)下，“T”型探針對(duì)應(yīng)于所述單電池的被截?cái)鄥^(qū)域，且“T”型探針的橫段用于抵接單電池陰極一側(cè)的氣體擴(kuò)散層。本實(shí)施方式的燃料電池測試夾具，探針槽的位置對(duì)應(yīng)于被截?cái)嗟臍怏w擴(kuò)散層，保證檢測的實(shí)時(shí)性以及在線檢測可行性。

技術(shù)研發(fā)人員：周小春,沈閩
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28