电堆气密性测试装置的制作方法

1.本实用新型属于燃料电池电堆测试技术领域，特别是涉及一种电堆气密性测试装置。


背景技术：

2.燃料电池的气密性是燃料电池生产和应用过程中必须严格控制的质量检测指标，燃料电池的气密性好坏，直接影响到燃料电池的性能和安全性。目前，燃料电池的电堆在出厂时均可以保证具有良好的气密性，但是，在电堆运输、储存和使用过程中，可能会出现气密性变差或故障等问题，因此，对电堆进行气密性检测是非常必要的。
3.现有技术中，在电堆出现故障并进行检修或更换附件或管路等之后，必须要对燃料电池电堆进行气密性检测时，首先要将电堆气密性检测装置连接上专门的气源或气瓶，方可对电堆进行气密性检测，若没有气源或气瓶，则需要将电堆从燃料电池中拆下，送往专门的测试区域进行检测，或者将电堆整个拆下送往有供气设备的地方进行检测，如此不仅浪费了人力、物力和时间，而且工作效率非常低。该方案使得燃料电池电堆气密性检测具有很大的局限性，无法实现在线或离线状态下均可以随时随地进行气密性检测，给用户使用燃料电池带来了不便。同时，现有技术中的电堆气密性检测装置结构复杂、体积大、不方便携带。


技术实现要素：

4.本实用新型针对现有技术中电堆气密性检测装置必须连接气源或气瓶且不便携带等技术问题，提供了一种电堆气密性测试装置。
5.鉴于以上技术问题，本实用新型实施例提供一种电堆气密性测试装置，包括供气组件、测试组件和设有容纳空间的箱体；所述供气组件包括空气滤清器、空压机以及储气罐；所述空气滤清器和所述测试组件均安装在所述箱体上，所述空压机以及所述储气罐安装在所述容纳空间中；
6.所述空压机连接在所述空气滤清器出口和所述储气罐的入口之间，所述空气滤清器将所述箱体外的空气过滤并经由所述空压机压缩之后储存至所述储气罐；
7.所述储气罐的出口通过所述测试组件连通待测电堆中的待测腔体，所述测试组件用于将储气罐中的空气传输至所述待测腔体中并对其进行气密性测试。
8.可选地，所述测试组件包括与所述储气罐的出口连通的进气减压管路、与所述进气减压管路连通的分流管路，以及设置在所述进气减压管路和所述分流管路之间并用于检测待测腔体气压的气压表；所述气压表安装在所述箱体上，且所述气压表的显示盘设置在所述箱体的外壁。
9.可选地，所述进气减压管路上设有顺次连接且均安装在所述箱体上的安全阀、减压阀和总进气阀，所述安全阀远离所述减压阀的一端与所述储气罐的出口连通；所述总进气阀远离所述减压阀的一端通过所述分流管路连通所述待测腔体。
10.可选地，所述待测腔体包括水腔、氢气腔和空气腔；所述分流管路包括连通水腔的水腔进气阀、连通氢气腔的氢气腔进气阀、连通空气腔的空气腔进气阀，以及排气阀；所述水腔进气阀、所述氢气腔进气阀、所述空气腔进气阀以及所述排气阀均安装在所述箱体上且与所述总进气阀连通。
11.可选地，所述电堆气密性测试装置还包括用于连接所述分流管路以及所述待测腔体的入口的测试入口夹具。
12.可选地，所述电堆气密性测试装置还包括用于封闭所述待测腔体的出口的测试出口夹具。
13.可选地，所述储气罐上设有用于通过控制所述空压机启停将所述储气罐内的压力值维持在预设压力范围内的压力控制器。
14.可选地，所述电堆气密性测试装置还包括设置在所述箱体上的滚轮和可伸缩拉杆。
15.可选地，所述箱体上设有用于将所述容纳空间分隔为安装空间以及储物空间的隔板；所述空气滤清器、所述空压机以及所述储气罐均安装在所述安装空间中。
16.可选地，所述箱体上还设有箱门以及用于锁定和开启所述箱门的插销。
17.本实用新型的电堆气密性测试装置，包括供气组件、测试组件和设有容纳空间的箱体；所述供气组件包括空气滤清器、空压机以及储气罐；所述空气滤清器和所述测试组件均安装在所述箱体上，所述空压机以及所述储气罐安装在所述容纳空间中；所述空压机连接在所述空气滤清器出口和所述储气罐的入口之间，所述空气滤清器将所述箱体外的空气过滤并经由所述空压机压缩之后储存至所述储气罐；所述储气罐的出口通过所述测试组件连通待测电堆中的待测腔体，所述测试组件用于将储气罐中的空气传输至所述待测腔体中并对其进行气密性测试。通过本实用新型的电堆气密性测试装置对待测电堆进行气密性检测时，无需连接专门的气源或气瓶，且其结构紧凑，集成度高，方便携带，可以通过该堆气密性测试装置随时随地对处于在线或离线状态下的待测电堆进行气密性检测，大大提升了工作效率和经济效益，节约了检测时间和人力物力资源。
附图说明
18.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
19.图1是本实用新型一实施例提供的电堆气密性测试装置的结构示意图。
20.图2是本实用新型另一实施例提供的电堆气密性测试装置的结构示意图。
21.图3是本实用新型一实施例提供的电堆气密性测试装置的原理框图。
22.说明书中的附图标记如下：
23.1、供气组件；11、空气滤清器；12、空压机；13、储气罐；
24.2、测试组件；21、进气减压管路；211、安全阀；212、减压阀；213、总进气阀，22、分流管路；221、氢气腔进气阀；222、水腔进气阀；223、空气腔进气阀；224、氢气腔管路；225、水腔管路；226、空气腔管路；227、排气阀；23、气压表；
25.3、箱体；31、容纳空间；311、安装空间；312、储物空间；32、滚轮；33、可伸缩拉杆；34、隔板；35、箱门；36、插销；
26.4、测试入口夹具；
27.5、待测电堆。
具体实施方式
28.为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
29.需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“中部”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，因此不能理解为本实用新型的限制。
30.如图1至图3所示，本实用新型一实施例提供了一种电堆气密性测试装置，包括供气组件1、测试组件2和设有容纳空间31的箱体3；所述供气组件1包括空气滤清器11、空压机12以及储气罐13；所述空气滤清器11和所述测试组件2均安装在所述箱体3上，所述空压机12以及所述储气罐13安装在所述容纳空间31中；所述空压机12连接在所述空气滤清器11出口和所述储气罐13的入口之间，所述空气滤清器11将所述箱体3外的空气过滤并经由所述空压机12压缩之后储存至所述储气罐13；空气经空气滤清器11过滤后，在空压机12的作用下，进入储气罐13储存。其中，空压机12为小型空压机，可选地，所述空压机12的排气量为8l/min～10l/min，功率为300w～500w。作为优选，所述空压机12的功率为350w，排气量为8l/min；进一步地，储气罐13的容积为4l
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6l；作为优选，储气罐13的容积为5l；空压机12和储气罐13的总体尺寸为长300mm
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500mm、宽300mm
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500mm，高200mm
‑
400mm。
31.可选地，如图1和图2所示，所述电堆气密性测试装置还包括设置在所述箱体3(箱体3的材质优选为铝)上的滚轮32(比如万向轮)和可伸缩拉杆33。如图1所示，空压机12和储气罐13安装于一个带可伸缩拉杆33和滚轮32的可移动(通过滚轮32带动其移动，可伸缩拉杆在不使用时被收纳在箱体3内，在使用时拉出)的箱体3内，空气滤清器11安装于箱体3的侧面上，箱体3的尺寸优选为长400mm、宽400mm、高500mm。
32.可选地，所述储气罐13上设有用于通过控制所述空压机12启停将所述储气罐13内的压力值维持在预设压力范围内的压力控制器(图未示)。也即，储气罐13上的压力控制器控制空压机12的启停，进而保证储气罐13内的压力维持在1
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3bar，为所述电堆气密性测试装置提供稳定气源。
33.所述储气罐13的出口通过所述测试组件2连通待测电堆5中的待测腔体，所述测试组件2用于将储气罐13中的空气传输至所述待测腔体中并对其进行气密性测试。
34.本实用新型的电堆气密性测试装置的箱体3可以自由移动，供气组件1中的空气滤清器11可以将箱体3外的空气过滤并经由空压机12压缩之后储存至储气罐13；进而，测试组件2将储气罐13中的空气传输至待测电堆5的待测腔体中并对其进行气密性测试。通过本实用新型的电堆气密性测试装置对待测电堆5进行气密性检测时，无需连接专门的气源或气瓶，且其结构紧凑、集成度高、方便携带，可以通过该堆气密性测试装置随时随地对处于在线或离线状态下的待测电堆5进行气密性检测，大大提升了工作效率和经济效益，节约了检测时间和人力物力资源。所述电堆气密性测试装置操作简便，可以由单人携带和操作，有利于对待测电堆5高效合理地进行气密性检测。
35.在一实施例中，如图2和图3所示，所述测试组件2包括与所述储气罐13的出口连通的进气减压管路21、与所述进气减压管路21连通的分流管路22，以及设置在所述进气减压管路21和所述分流管路22之间并用于检测待测腔体气压的气压表23；所述气压表23安装在所述箱体3上，且所述气压表23的显示盘设置在所述箱体3的外壁，以便于进行读数。其中，储气罐13中的气体经进气减压管路21将气体压力减至所需求的压力。可理解地，进气减压管路21的后端连接气压表23，气压表23用于记录电堆内各待测腔体的压力变化情况；气压表23后端连接的分流管路22，经进气减压管路21将气体压力减至所需求的压力，通过分流管路22分别进入待测电堆5的三个待测腔体，进而进行气密性测试。可理解地，气压表23优选为高灵敏度压力表，精度为0.01
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0.1kpa。
36.在一实施例中，如图2和图3所示，所述进气减压管路21上设有顺次连接且均安装在所述箱体3上的安全阀211、减压阀212和总进气阀213，所述安全阀211远离所述减压阀212的一端与所述储气罐13的出口连通；所述总进气阀213远离所述减压阀212的一端通过所述分流管路22连通所述待测腔体。具体地，储气罐13中的气体经安全阀211进入减压阀212，由减压阀212将气体压力减至所需求的压力，减压阀212后端设置总进气阀213，总进气阀213用于控制电堆气密性测试装置中的气体进入待测电堆的待测腔体或截止进入；可理解地，减压阀212的最大工作压力为5
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8bar。安全阀211和总进气阀213均为截止阀。
37.在一实施例中，如图2和图3所示，所述待测腔体包括水腔、氢气腔和空气腔；所述分流管路22包括连通水腔的水腔进气阀222、连通氢气腔的氢气腔进气阀221、连通空气腔的空气腔进气阀223，以及排气阀227；所述水腔进气阀222、所述氢气腔进气阀221、所述空气腔进气阀223以及所述排气阀227均安装在所述箱体3上且与所述总进气阀213连通。也即，所述分流管路22包括设置在气压表23后端的四条分流支路：连通氢气腔的氢气腔管路224、连通水腔的水腔管路225、连通空气腔的空气腔管路226以及排气管路(图未示)；其中，氢气腔进气阀221通过氢气腔管路224与所述总进气阀213连通；水腔进气阀222通过水腔管路225与所述总进气阀213连通；空气腔进气阀223通过空气腔管路226与所述总进气阀213连通；排气阀227通过排气管路与所述总进气阀213连通；可理解地，氢气腔进气阀221、水腔进气阀222、空气腔进气阀223及排气阀227均为截止阀。在该实施例中，总进气阀213中的气体被一个或多个分流支路分流进入各待测腔体中，进而进行气密性测试。
38.可选地，所述电堆气密性测试装置还包括用于连接所述分流管路22以及所述待测腔体的入口的测试入口夹具4。也即，氢气腔进气阀221、水腔进气阀222和空气腔进气阀223分别通过氢气腔管路224、水腔管路225和空气腔管路226与对应于各待测腔体的测试入口夹具4连接，而各测试入口夹具4的另一端和与其对应的待测腔体的入口连接。作为优选，所述测试入口夹具4包括直通式变直径的加布橡胶管和金属紧箍。
39.可选地，所述电堆气密性测试装置还包括用于封闭所述待测腔体的出口的测试出口夹具(图未示)。也即，测试出口夹具的一端与待测电堆5的各待测腔体的出口连接，测试出口夹具的另一端为盲端，用来封闭待测腔体中的气体；作为优选，所述测试出口夹具包括直通式变直径的加布橡胶管和金属紧箍。
40.可理解地，上述的安全阀211、减压阀212、总进气阀213、氢气腔进气阀221、水腔进气阀222、空气腔进气阀223、氢气腔管路224、水腔管路225、空气腔管路226、排气阀227、气压表23与进气减压管路21或分流管路22之间的连接部位，均可以采用预设直径(比如10mm)
的透明pu(聚氨酯材料，polyurethane)管连接。所有的元器件连接部位以及电堆气密性测试装置与待测电堆5的相应端口的连接部位，必须保证密封完好。
41.进一步地，所述箱体3上设有用于将所述容纳空间31分隔为安装空间311以及储物空间312的隔板34；所述空气滤清器11、所述空压机12以及所述储气罐13均安装在所述安装空间311中。也即，该实施例中，所述电堆气密性测试装置还具有收纳功能，在本实用新型的气密性测试过程中用到的测试入口夹具、测试出口夹具、连接管路及工具等都可以收入箱体3的储物空间312中，使得整个设备使用便捷且保持整洁。可理解地，所述电堆气密性测试装置的箱体3上还设有箱门35以及用于锁定和开启箱门35的插销36，以方便在储物空间312中存取工件。
42.本实用新型的电堆气密性测试装置的所有元器件都集成于一个箱体3上，便于携带。电堆气密性测试装置连接组装完毕后，进行三腔保压测试，以检测待测燃料电池的电堆是否有外漏，在一实施例中，本实用新型的电堆气密性测试装置的三腔保压测试方法如下：
43.开启空压机12，空气经空气滤清器11过滤后，在空压机12的作用下，进入储气罐13储存，储气罐13上的压力控制器控制空压机12的启停，保证储气罐13内压力维持在1
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3bar，为所述电堆气密性测试装置提供稳定气源。
44.然后打开安全阀211、总进气阀213、氢气腔进气阀221、水腔进气阀222和空气腔进气阀223，关闭排气阀227，调节减压阀212，观察气压表23的读数，将压力控制在电堆厂家规定的许可压力范围后关闭总进气阀213，并开始计时，10分钟或20分钟时记录气压表23的数值，根据该数值确定待测燃料电池的电堆是否有外漏。
45.在一具体的实施例中，三腔保压测试方法包括：开启空压机12，设定储气罐13的压力最大为2.5bar，最小为1.5bar，即压力小于1.5bar时空压机12开启，压力到达2.5bar后空压机12停止工作，然后打开安全阀211、总进气阀213、氢气腔进气阀221、水腔进气阀222和空气腔进气阀223，关闭排气阀227，调节减压阀212，观察气压表23的读数，将压力控制在100kpa后关闭总进气阀213，并开始计时，10分钟时记录气压表23的数值，若10分钟后压力表读数大于98kpa，则三腔的气密性合格(某电堆厂家制定的标准为＞98kpa/10min)，说明三腔都无外漏。
46.该电堆三腔气密测试完毕且合格后，可能还需要检测每一个待测腔体单腔的气密性，可理解地，三个待测腔体的单腔测试方法与三腔保压测试方法相同，在测试某一个待测腔体时，只打开该待测试腔对应的进气阀(包括氢气腔进气阀221、水腔进气阀222、空气腔进气阀223)，关闭其他两待测腔体对应的进气阀即可，其他控制条件和参数不变，具体如下：
47.检测水腔的气密性时，打开排气阀227，排尽气体后关闭排气阀227，拔掉待测电堆的氢气腔出口和空气腔出口的测试出口夹具，使待测电堆氢气腔和空气腔与大气连通，关闭氢气腔进气阀221和空气腔进气阀，打开总进气阀213，待气压表23读数稳定在100kpa后，关闭总进气阀213，并开始计时，10分钟时记录气压表23的数值，若10分钟后压力表读数大于99.8kpa，则水腔的气密性合格(某电堆厂家制定的标准为＞99.8kpa/10min)，说明水腔与氢气腔、空气腔都无互穿泄漏。若气密性不合格，则需要分别封堵待测电堆5氢气腔出口和空气腔出口，重复水腔的气密性检测，从而判断水腔与哪一气腔(氢气腔、空气腔)互穿。
48.在该待测电堆5的水腔的气密测试完毕且合格后，需要检测氢气腔的气密性，打开
排气阀227，排尽气体后关闭排气阀227，然后封闭待测电堆5的氢气腔出口，打开待测电堆5空气腔出口，使电堆空气腔与大气连通，关闭水腔进气阀222和空气腔进气阀223，打开总进气阀213和氢气腔进气阀221，调节减压阀212待气压表23读数稳定在50kpa后，关闭总进气阀213，并开始计时，10分钟时记录气压表23的数值，若10分钟后压力表读数大于18kpa，则氢气腔的气密性合格(某电堆厂家制定的标准为＞18kpa/10min)，说明待测电堆5内的膜电极无破损漏气。
49.空气腔的气密性测试与氢气腔测试方式一样，在此不再赘述。
50.可理解地，在上述三腔测试和单腔测试均测试结束后，关闭空压机12，打开排气阀227，排出各管路中的气体后关闭排气阀227和安全阀211，拆掉测试入口夹具4、测试出口夹具和相应的连接管路，将其和工具或其他附件一起放入箱体3的储物空间312中，关闭箱门35，插上插销36；最后分析数据，对比测试结果与电堆厂家给定的标准，评估燃料电池的待测电堆5的气密性是否合格。
51.以上仅为本实用新型的电堆气密性测试装置的实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。