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一种燃料电池电堆气密性检测系统的制作方法

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1.本实用新型涉及燃料电池电堆生产技术领域,具体涉及一种燃料电池电堆气密性检测系统。


背景技术:

2.近几年来燃料电池技术取得了长足的发展和进步,已经深入到交通运输、新能源发电等多个领域,成为氢能应用的主攻方向。尤其是近期碳达峰、碳中和等理念和目标提出后,对新能源的需求量及其进步速度都提出了更高、更快的要求。在这个过程中燃料电池逐渐成为发展重点,并被认为实现碳达峰和碳中和的必要手段。光伏、风能等新能源发电是优秀的无污染的能量来源,但也存在的对电网波动影响大,并出现大量的弃光、弃风等能量浪费,使用这些浪费的电能制取氢气,再供给燃料电池使用,可以实现能量的最优化利用,整个过程中不会产生碳和其他污染物,被认为是未来理想的能源模式。在此过程中燃料电池电堆作为化学能与电能转换的部件,其重要性越来越明显。
3.燃料电池电堆是由几百片双极板和膜电极堆叠而成,电堆必须具有良好的密封特性,一旦发生密封泄漏将严重影响到燃料电池的性能,降低其使用寿命。传统的电堆密封检查是先通过充入高压气体,再通过泄漏量或如氦气等特种气体探测来判断电堆的泄漏情况,这种方法存在检测时间长、成本高和不能实现漏点精准定位的缺点;或者是采用水检的方式确定漏点,不仅效率低而且准确度很差。


技术实现要素:

4.有鉴于此,本实用新型的目的在于提供一种燃料电池电堆气密性检测系统,以解决现有电堆检测方法存在的检测时间长和漏点位置不准确的技术问题。
5.本实用新型所采用的技术方案为:一种燃料电池电堆气密性检测系统,包括:
6.承载部,所述承载部用于承载待检测电堆;
7.供气装置,所述供气装置用于向待检测电堆内部输送用于显示漏点位置的第二气体,所述第二气体具有异于待检测电堆外部的第一气体的温度或颜色。
8.优选的,所述系统还包括密闭仓室,所述承载部设置于密闭仓室内,所述第一气体充满整个密闭仓室。
9.优选的,所述密闭仓室为恒温仓,所述恒温仓内设有用于检测待检测电堆漏点位置的远红外热成像仪。
10.优选的,所述第二气体的温度大于或小于第一气体的温度。
11.优选的,所述第二气体的温度为-30℃~100℃。
12.优选的,所述第二气体为空气、氢气、氦气、氮气中的单一气体或混合气体;
13.优选的,所述系统还包括用于检测待检测电堆是否泄漏的气体流量测试装置,所述供气装置与待检测电堆之间设有供气管道,所述气体流量测试装置设置于供气管道上。
14.优选的,所述承载部为适用于各类型号待检测电堆的调节式测试支架;所述调节
式测试支架为框架式结构。
15.优选的,所述第二气体为荧光气体。
16.优选的,所述第二气体为有色气体。
17.本实用新型的有益效果:
18.本实用新型先通过承载部对待检测电堆进行支撑固定,再通过供气装置向待检测电堆内部输送可视化的第二气体,进而通过待检测电堆向周围第一气体泄漏的直接可视化或间接可视化的第二气体,实现待检测电堆气密性的检测以及漏点位置的准确定位。
附图说明
19.图1为本实用新型的结构示意图。
20.图中附图标记说明:
21.10-承载部;
22.20-供气装置;
23.30-远红外热成像仪;
24.40-密闭仓室;
25.50-气体流量测试装置;
26.60-供气管道;
27.70-待检测电堆。
具体实施方式
28.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本实用新型,而并非对本实用新型的限制。
29.在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.此外,在本实用新型的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
32.实施例1,如图1所示,一种燃料电池电堆气密性检测系统,该系统用于电堆的气密性检测以及漏点位置的准确定位;该系统包括:
33.承载部10,承载部10用于支撑固定待检测电堆70;
34.供气装置20,供气装置20通过供气管道60与待检测电堆70的进气口连接;供气装置20用于向待检测电堆70内部输送用于显示漏点位置的第二气体,且第二气体具有异于待
检测电堆70外部的第一气体的温度或颜色,以使第二气体相较于第一气体为可视化气体。
35.本技术先通过承载部10对待检测电堆70进行支撑固定,再通过供气装置20向待检测电堆70内部输送可视化的第二气体,进而通过待检测电堆70向周围第一气体的泄漏的可视化的第二气体,实现待检测电堆70气密性的检测以及漏点位置的准确定位。
36.在一具体实施例中,如图1所示,该系统还包括一密闭仓室40,承载部10和供气装置20设置于密闭仓室40内,第一气体充满整个密闭仓室40。如此设置,通过密仓室40为电堆气密性测试提供场所,可以降低周围环境对气密性测试的影响,保证气密性检测的正确率。
37.在一具体实施例中,如图1所示,密闭仓室40为恒温仓,恒温仓内设有用于检测待检测电堆70漏点位置的远红外热成像仪30;且第二气体的温度大于或小于第一气体的温度。如此设置,先通过恒温仓为电堆气密性检测提供场所,降低周围环境对气密性检测的影响,再通过设置在待检测电堆70上、下、左、右、前和后侧的六个或多个远红外热成像仪30对待检测电堆70的外表面进行360
°
热成像,利用待检测电堆70和周围环境的温度差的分布情况,判定电堆是否泄漏,并通过热成像中的温度流精确判定泄漏电堆的泄漏点位置。恒温仓提供了电堆测试温度环境,实现了测试环境与周围空间的物理隔离,减小了环境对测试结果的影响,提高测试精度。恒温仓采用均匀温度分布的方式,确保各个区域温度的一致性,而且恒温仓温度越一致,电堆测试结果越精确。
38.优选的,第二气体应为高温,恒温仓为低温。
39.优选的,第二气体为-30℃~100℃的空气、氢气、氦气、氮气中的单一气体或混合气体。
40.在一具体实施例中,如图1所示,该系统还包括用于检测待检测电堆70是否泄漏的气体流量测试装置50,气体流量测试装置50设置于供气管道60上,通过供气管道60内的第二气体的压力与流量的变化,判断待检测电堆70是否发生泄漏。如此设置,通过气体流量测试装置50对待检测电堆70的气密性进行检测,并与待检测电堆70的红外影像进行相互佐证,判断待检测电堆70是否发生泄漏,再通过红外影像中的温度流精确判定泄漏电堆的泄漏点位置。同时通过供气装置20和气体流量测试装置50结合,实现高压的第二气体的供给,高压的第二气体充填待检测电堆70后,可根据其压力和流量的变化判断待检测电堆70是否泄漏,亦可使用特殊的气体探测器发现是否泄漏。
41.在一具体实施例中,如图1所示,承载部10为适用于各类型号待检测电堆70的调节式测试支架,且调节式测试支架为框架式结构。如此设置,可以使该系统适用于各种规格电堆的气密性检测,同时调节式测试支架采用框架式结构,可以降低待检测电堆70与承载部10的接触面积,进而降低对测试精度的影响。
42.在一具体实施例中,如图1所示,第二气体为荧光气体或有色气体。如此设置,通过向待检测电堆70内部输送荧光气体或有色气体,可以通过可视化的荧光气体或有色气体流动准确的定位电堆的漏点位置。
43.实施例2,一种燃料电池电堆气密性检测方法,包括如下步骤:
44.s1:将待检测电堆70固定于调节式测试支架上,并通过供气管道60将供气装置20与待检测电堆70的进气口连接;启动供气装置20并向待检测电堆70内部输送有色气体或荧光气体,直至有色气体或荧光气体充满待检测电堆70;
45.s2:检查待检测电堆70的外表面是否有有色气体或荧光气体漏出;
46.s3:如果是,则根据有色气体或荧光气体泄漏位置确定漏点位置;如果否,则说明待检测电堆70气密性良好。
47.实施例3,一种燃料电池电堆气密性检测方法,包括如下步骤:
48.s1:将待检测电堆70固定于调节式测试支架上,并通过供气管道60将供气装置20与待检测电堆70的进气口连接;启动供气装置20向恒温仓内的待检测电堆70内部输送-30℃~100℃第二气体,且第二气体的温度大于或小于恒温仓的恒定温度;
49.s2:通过远红外热成像仪30获得待检测电堆70外表面(六个表面)的红外影像;
50.s3:通过设置于供气管道60上的气体流量测试装置50检测供气管道60内的第二气体的压力与流量是否发生变化,以判定待检测电堆70是否存在漏点。
51.s4:若待检测电堆70存在漏点,则根据红外影像中温度流精确判定电堆的漏点位置;若待检测电堆70不存在漏点,则说明待检测电堆70气密性良好。
52.与现有技术相比,本技术至少具有以下有益技术效果:
53.1、本技术有效的解决了传统电堆泄漏检查存在的生产节拍低、不能快速精准确定泄漏点的问题;本技术将高压气体泄漏量测试和远红外影像测试相结合,实现了泄漏测试的相互印证,结果更加精确;同时通过泄漏温度流成像可以精确发现泄漏点位置,实现了泄漏定性、定量、定位判断,大幅度提升了检测的精度、准确性,提高了测试和生产效率。
54.2、本技术采用泄漏流量测试与电堆远红外成像测试相结合得方式,实现了泄漏量的定性和定量测量,以及泄漏点的精准定位。本技术具有结构简单,设计严谨,对现场操作人员技术水平要求低的特点,在保持了传统方法优势的同时,实现了测试效率的提升,解决了泄漏点难以确定的行业课题。
55.3、本技术实现了燃料电堆气密性检查及泄漏点精确定位技术的进步,将远红外热成像及其影像分析技术引入到燃料电池电堆气密检测装置,便于实现电堆泄漏的双重判断,提高判断精度,同时实现泄漏点的精确同步确定,消除了后续繁琐、复杂的泄漏点水检等探测,有效提高生产效率。
56.4、本技术使用远红外热成像技术来进行电堆泄漏和漏点的检查,其中泄漏检查可以与气体泄漏流量检查进行相互印证;使用远红外热成像仪实现对电堆的360
°
无死角监控,建立数学模型,捕捉电堆周围环境温度变化异常,发现泄漏温度流时即可判定电堆泄漏,进而通过热成像影像定位系统实现漏点的精准定位。
57.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型技术原理的前提下,还可以做出若干改进和替换,这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

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