一种用于风冷燃料电池测试的温控模拟夹具的制作方法

本技术属于燃料电池测试，具体地说是一种用于风冷燃料电池测试的温控模拟夹具，适用于风冷体系的单电池测试。

背景技术：

1、燃料电池电堆是由数百个单电池叠加而成，电堆采用风冷进行散热。在单电池之间存在散热风道，通常垂直于膜电极长边方向。散热风由电堆一个侧面，经风道流向另一个面，对其进行散热；对于开放式风冷堆，散热风同时提供反应物。在实际运行的电堆中，电堆两侧所处的温度环境截然不同。通常，进风侧温度较低，出风侧温度较高，这种温度场的不均匀性会影响到单电池的性能和寿命。

2、目前，在实验室中对单个燃料电池进行测试时，由于单个电池产热量有限；为了模拟单个燃料电池在电堆中的实际环境，通常使用端板加热的测试夹具。然而，这种加热方式在整个膜电极平面上温度相同，对于热场环境特殊的风冷燃料电池，其无法模拟单电池在真实电堆中所处的、沿空气流动方向存在温度梯度的复杂环境。因此，现有的单电池测试结果与单电池在完整电堆中的实际表现存在较大偏差，导致测试数据无法准确预测和评估该单电池在真实电堆中的性能、耐久性及可靠性。

3、因此，迫切需要一种能够真实模拟电堆内部温度场的单电池测试夹具，以解决现有测试方法环境失真、数据参考价值有限的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有的单电池测试结果与单电池在完整电堆中的实际表现存在较大偏差的问题，本实用新型的目的在于提供一种用于风冷燃料电池测试的温控模拟夹具。该温控模拟夹具能够精确地在单电池两侧复现出其在真实电堆中所经历的非均匀温度场，特别是沿冷却风流动方向的温度梯度，从而使单电池测试结果更具真实性和参考价值。

2、本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、本实用新型包括从上至下依次层叠设置的上端板、上集流板、上流场板、膜电极、下流场板、下集流板及下端板，所述上集流板与上端板之间设有上温控板，所述下集流板与下端板之间设有下温控板，所述上温控板及下温控板均平行于膜电极；所述上温控板内及下温控板内分别设有热交换场，所述上温控板内的热交换场温度及下温控板内的热交换场温度均由模拟冷却风进风侧向模拟冷却风出风侧增加。

4、其中：所述上温控板内的热交换场为在上温控板朝向上集流板一面沿冷却风流动方向设有多个独立的温控区，所述下温控板内的热交换场为在下温控板朝向下集流板一面沿冷却风流动方向设有多个独立的温控区，每个所述温控区内分别设有独立的温控单元。

5、所述上温控板上的各温控区的温度及下温控板上的各温控区的温度均由模拟冷却风进风侧向模拟冷却风出风侧呈梯度增加，即所述上温控板上及下温控板上靠近模拟冷却风进风侧的温控区温度最低，所述上温控板上及下温控板上靠近模拟冷却风出风侧的温控区温度最高。

6、所述上温控板、膜电极及下温控板均为长方形，所述温控区为沿上温控板或下温控板长边方向设置的凹槽，所述上温控板上的各温控区沿垂直于膜电极的长边方向设置，所述下温控板上的各温控区沿垂直于膜电极的长边方向设置。

7、所述上温控板上的温控区数量为二～五个，所述下温控板上的温控区数量为二～五个。

8、所述温控元件包括电加热元件和温控传感器，共同构成电加热温控回路。

9、所述温控元件为设置在温控区内部的流体流道，所述流体流道与外部循环温控装置连通。

10、每个所述温控区流体流动方向的两端分别设有热交换液进口及热交换液出口，所述热交换液进口及热交换液出口分别与流体流道连通。

11、所述上温控板与下温控板的结构及温控设定以膜电极为对称。

12、本实用新型的优点与积极效果为：

13、1. 环境模拟真实准确：本实用新型通过分区独立控温并设置梯度温度场，能够高度还原单电池在大型风冷电堆内部所经历的实际温度条件，解决了传统均温夹具测试环境失真的根本问题。

14、2. 测试数据参考价值高：在本实用新型的夹具上获得的单电池性能、衰减、极化曲线等数据，能够更准确地预测该单电池在真实电堆中的表现，极大提升了实验室研发与产品实际应用之间的关联性。

15、3. 结构巧妙，控制精确：本实用新型采用与膜电极平行的温控板进行分区温控，既保证了温度的均匀传导，又实现了精准的梯度温度控制，响应速度快，控温精度高。

16、4. 适用性强：本实用新型通过调整各温控区的设定温度，可以灵活模拟不同功率、不同散热条件下的电堆温度场，一具多用，应用范围广泛。

1.一种用于风冷燃料电池测试的温控模拟夹具，包括从上至下依次层叠设置的上端板（1）、上集流板（3）、上流场板（4）、膜电极（5）、下流场板（6）、下集流板（7）及下端板（9），其特征在于：所述上集流板（3）与上端板（1）之间设有上温控板（2），所述下集流板（7）与下端板（9）之间设有下温控板（8），所述上温控板（2）及下温控板（8）均平行于膜电极（5）；所述上温控板（2）内及下温控板（8）内分别设有热交换场，所述上温控板（2）内的热交换场温度及下温控板（8）内的热交换场温度均由模拟冷却风进风侧向模拟冷却风出风侧增加。

2.根据权利要求1所述用于风冷燃料电池测试的温控模拟夹具，其特征在于：所述上温控板（2）内的热交换场为在上温控板（2）朝向上集流板（3）一面沿冷却风流动方向设有多个独立的温控区（10），所述下温控板（8）内的热交换场为在下温控板（8）朝向下集流板（7）一面沿冷却风流动方向设有多个独立的温控区（10），每个所述温控区（10）内分别设有独立的温控单元。

3.根据权利要求2所述用于风冷燃料电池测试的温控模拟夹具，其特征在于：所述上温控板（2）上的各温控区（10）的温度及下温控板（8）上的各温控区（10）的温度均由模拟冷却风进风侧向模拟冷却风出风侧呈梯度增加，即所述上温控板（2）上及下温控板（8）上靠近模拟冷却风进风侧的温控区（10）温度最低，所述上温控板（2）上及下温控板（8）上靠近模拟冷却风出风侧的温控区（10）温度最高。

4.根据权利要求2所述用于风冷燃料电池测试的温控模拟夹具，其特征在于：所述上温控板（2）、膜电极（5）及下温控板（8）均为长方形，所述温控区（10）为沿上温控板（2）或下温控板（8）长边方向设置的凹槽，所述上温控板（2）上的各温控区（10）沿垂直于膜电极（5）的长边方向设置，所述下温控板（8）上的各温控区（10）沿垂直于膜电极（5）的长边方向设置。

5.根据权利要求2所述用于风冷燃料电池测试的温控模拟夹具，其特征在于：所述上温控板（2）上的温控区（10）数量为二～五个，所述下温控板（8）上的温控区（10）数量为二～五个。

6.根据权利要求2所述用于风冷燃料电池测试的温控模拟夹具，其特征在于：所述温控元件包括电加热元件和温控传感器，共同构成电加热温控回路。

7.根据权利要求2所述用于风冷燃料电池测试的温控模拟夹具，其特征在于：所述温控元件为设置在温控区（10）内部的流体流道，所述流体流道与外部循环温控装置连通。

8.根据权利要求7所述用于风冷燃料电池测试的温控模拟夹具，其特征在于：每个所述温控区（10）流体流动方向的两端分别设有热交换液进口（11）及热交换液出口（12），所述热交换液进口（11）及热交换液出口（12）分别与流体流道连通。

9.根据权利要求1所述用于风冷燃料电池测试的温控模拟夹具，其特征在于：所述上温控板（2）与下温控板（8）的结构及温控设定以膜电极（5）为对称。