[实用新型]一种燃料电池膜电极窜气点检测装置及检测系统

说明书

本实用新型属于燃料电池技术领域，特别涉及到一种燃料电池膜电极窜气点检测装置及检测系统。本实用新型的燃料电池膜电极窜气点检测装置，包括上端板和下端板，上端板和下端板之间设置有石墨单极板，待测膜电极置于上端板下表面和石墨单极板上表面之间，上端板的下表面设置有流道区域和歧管槽，流道区域和歧管槽的尺寸及形状与石墨单极板、待测膜电极的活性区域和歧管相对应，流道区域以及歧管槽由独立密封槽包围，相邻密封槽的间距≥6mm，密封槽内设置有密封胶条。本实用新型的燃料电池膜电极窜气点检测装置通过红外热成像仪观察测试区域内的温差，在不破坏漏气膜电极的情况下，能够准确快速查找膜电极发生窜气的位置。

技术领域

本实用新型属于燃料电池技术领域，特别涉及到一种燃料电池膜电极窜气点检测装置及检测系统。

背景技术

燃料电池是一种不经过燃烧，直接由化学能转换成电能的高效发电装置，具有能源易获取和清洁环保的特点。质子交换膜燃料电池电堆主要由膜电极（MEA）、双极板（BPP）、密封件等部件组成，其中MEA是燃料和氧化剂发生电化学反应的重要场所，是燃料电池的核心部件，它是由阴阳极气体扩散层、催化层、密封垫片（边框）和质子交换膜（PEM）组成，催化层和PEM构成CCM（Catalyst Coated Membrane），严密分隔阴阳极的氧化剂和燃料。

若燃料电池MEA阳极和阴极两极间的气密性降低，将造成氢气渗透电流和电子内部短路电流，二者均会影响燃料电池性能和效率，且当燃料和氧化剂混合的反应速度无法控制时，短时间内会释放大量热量，引发燃烧或爆炸，发生危险。MEA气密性失效主要由边框封装失效和CCM破损导致，因此，确定MEA的内部气密性是电池安全工作的保证，而窜气点位置检测是MEA基础数据采集、封装工艺改进，保证气密性的最直接和最有效的方法。目前，MEA的气密性可以通过保压法、线性电位扫描法、气相色谱法来检测，这些方法只能测试MEA的氢气渗透水平，也就是窜气量和窜气速率，并不能检测出严重渗氢的具体位置。

专利CN 108075156 A中提到了MEA漏气位置检测装置及方法，但该装置未模仿燃料电池流场部分的相似结构，装配后将影响MEA在真实结构环境下的气密性结果，该专利中所设计的所有密封胶线槽并未实现独立密封，活性区域的密封胶条与氢气进出口、冷却液进出口、空气进出口的密封胶条均有共用连接部分，若共用密封胶条部分的密封失效，窜气将出现在冷却液、氢气或空气进出口与活性区域相连的区域，从而出现，MEA活性区域边缘位置为窜气点的误判结果。使用该专利中的装置及方法无法检测到非活性区域外的窜气点，因此无法判断出活性区域外的密封垫片粘合密封失效引起的MEA窜气（五层MEA由阴极密封垫片和阳极密封垫片上下夹住涂覆催化层的质子交换膜粘合而成，密封垫片粘合后也叫MEA的边框）。另外，该专利检测过程中采用加入完全浸没量的溶液观察气泡的方法，再加上网格凸起的设计结构，容易引起质子交换膜的严重溶胀，该测试方法在膜两侧分别通入气体和液体，两侧压差加上溶胀的影响，膜会出现鼓胀并在网格状脊和凹槽间挤压的现象，此时观察窜气产生气泡的具体位置将受影响。

发明内容

本实用新型的目的在于为克服现有技术中存在的不足，提供了一种燃料电池膜电极窜气点检测装置及检测系统。本实用新型的燃料电池膜电极窜气点检测装置通过红外热成像仪观察测试区域内的温差，在不破坏漏气膜电极的情况下，能够准确快速查找膜电极发生窜气的位置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种燃料电池膜电极窜气点检测装置，包括上端板和下端板，上端板和下端板之间设置有石墨单极板，待测膜电极置于上端板下表面和石墨单极板上表面之间，上端板的下表面设置有流道区域和歧管槽，流道区域和歧管槽的尺寸及形状与石墨单极板、待测膜电极的活性区域和歧管相对应，流道区域以及歧管槽由独立密封槽包围，相邻密封槽的间距≥6mm，密封槽内设置有密封胶条。

所述石墨单极板的上表面设置有活性区域和歧管，活性区域以及歧管由独立密封槽包围，相邻密封槽的间距≥6mm，密封槽内设置有密封胶条，下表面歧管外围设有密封槽，密封槽内设置有密封胶条，密封进气孔。