專利名稱：燃料電池膜電極的真空檢漏裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種檢測設備，尤其涉及一種燃料電池膜電極的真空檢漏裝置。
背景技術：
燃料電池是一種能夠將燃料與氧化劑發(fā)生電化學反應時產生的化學能轉變成電能的裝置。該裝置的核心部件是膜電極(Membrane Electrode Assembly，簡稱MEA)，膜電極由一張質子交換膜和夾在膜兩面的兩張可導電多孔性擴散材料(如碳紙)組成，在質子交換膜與導電材料接觸的兩邊界面上均勻分布有細小分散的可引發(fā)電化學反應的催化劑(如金屬鉑)。膜電極兩邊用導電物體將發(fā)生電化學反應過程中產生的電子通過外電路引出，就構成了電流回路。
在膜電極的陽極端，燃料可以通過滲透穿過多孔性擴散材料(如碳紙)，并在催化劑表面發(fā)生電化學反應，失去電子形成正離子，正離子可通過遷移穿過質子交換膜，到達膜電極的另一端—陰極端。在膜電極的陰極端，含有氧化劑(如氧氣)的氣體(如空氣)，通過滲透穿過多孔性擴散材料(如碳紙)，并在催化劑表面發(fā)生電化學反應，得到電子形成負離子，該負離子進一步與從陽極端遷移過來的正離子結合，形成反應產物。
在以氫氣為燃料、以含有氧氣的空氣為氧化劑(或以純氧為氧化劑)的質子交換膜燃料電池中，燃料氫氣在陽極區(qū)發(fā)生失去電子的催化電化學反應，形成氫正離子(質子)，其電化學反應方程式為
氧氣在陰極區(qū)發(fā)生得到電子的催化電化學反應，形成負離子，該負離子進一步與從陽極端遷移過來的氫正離子結合，形成反應產物水。其電化學反應方程式為
燃料電池中的質子交換膜除了用于發(fā)生電化學反應以及遷移交換反應中產生的質子外，其作用還包括將含有燃料氫氣的氣流與含有氧化劑(氧氣)的氣流分隔開來，使它們不會相互混合而產生爆炸式反應。
在典型的質子交換膜燃料電池中，膜電極一般放在兩塊導電的極板之間，兩極板上均開設有導流槽，因此又稱作導流極板。導流槽開設在與膜電極接觸的表面上，通過壓鑄、沖壓或機械銑刻形成，其數(shù)量在一條以上。導流極板可以由金屬材料制成，也可以由石墨材料制成。導流極板上的導流槽的作用是將燃料或氧化劑分別導入膜電極兩邊的陽極區(qū)或陰極區(qū)。在一個質子交換膜燃料電池單電池的構造中，只存在一個膜電極和兩塊導流極板，兩塊導流極板分設在膜電極兩邊，一個作為陽極燃料的導流極板，另一個作為陰極氧化劑的導流極板。這兩塊導流極板既作為電流集流板，也是膜電極兩邊的機械支撐。導流極板上的導流槽既是燃料或氧化劑進入陽極或陰極表面的通道，也是將電池運行過程中生成的水帶走的出水通道。
為了增大質子交換膜燃料電池的功率，通常將兩個或兩個以上的單電池通過直疊的方式或平鋪的方式連在一起組成電池組，或稱作電池堆。這種電池組通常通過前端板、后端板及拉桿緊固在一起成為一體。在電池組中，位于兩質子交換膜之間的極板的兩面都設有導流槽，稱為雙極板。雙極板的其中一面作為一個膜電極的陽極導流面，另一面則作為另一個相鄰膜電極的陰極導流面。一個典型的電池組通常還包括1)、燃料及氧化劑氣體的進口和導流通道。其作用是將燃料(如氫氣、甲醇或由甲醇、天然氣、汽油經重整后得到的富氫氣體)和氧化劑(主要是氧氣或空氣)均勻地分布到各個陽極、陰極面的導流槽中；2)、冷卻流體(如水)的進、出口與導流通道。其作用是將冷卻流體均勻地分布到各個電池組內的冷卻通道中，吸收燃料電池內產生的反應熱并將其帶出電池組進行散熱；3)、燃料與氧化劑氣體的出口與導流通道。其作用是將沒有參與反應的多余燃料氣體和氧化劑排出，同時將反應生成的液態(tài)或氣態(tài)的水帶出。上述燃料進出口、氧化劑進出口和冷卻流體的進出口通常都開設在燃料電池組的一個端板上或分別開設在兩個端板上。
質子交換膜燃料電池可用作車、船等運載工具的動力系統(tǒng)，又可制作成手提式、移動式或固定式的發(fā)電裝置。
三合一的膜電極是燃料電池的核心部件，其質量的好壞是決定整個燃料電池性能的關鍵，膜電極除了可遷移交換反應中產生的質子外，不能讓膜電極兩側的燃料氫氣和空氣互相穿過，以免它們相互混合而發(fā)生爆炸。也就是說，膜電極絕對不能漏氣，檢測膜電極是否漏氣是對膜電極進行質量把關的重要一環(huán)。在生產實際中，必須對每一張膜電極都進行是否漏氣的質量檢測，嚴格把關，因此，必須設計一種既能快速又能準確地對膜電極進行真空檢漏的裝置，以確保膜電極的質量和生產效率。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的，就是為了提供一種既能快速又能準確地對膜電極進行真空檢漏的燃料電池膜電極的真空檢漏裝置，以確保膜電極的質量和生產效率。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種燃料電池膜電極的真空檢漏裝置，包括機架、移動中間板、氣缸、固定檢測板、活動檢測板、真空表和旋閥；所述的機架由頂板、底板和四根導柱固定連接組成；所述的移動中間板設置在頂板和底板之間并穿套在四根導柱上可上下移動；所述的氣缸安裝在底板上，其活塞桿與移動中間板的底面固定相連；所述的固定檢測板安裝在頂板下，其底部裝有與膜電極外圍非活性密封區(qū)域形狀相對應的O形密封圈，其內部設有兩條孔道，兩條孔道分別從兩端面延伸至密封圈內向下貫通，在兩端面的開口處各連接有一接管；所述的活動檢測板安放在移動中間板上可推進拉出，其上裝有與膜電極外圍非活性密封區(qū)域形狀相對應的O形密封圈；所述的真空表安裝在頂板上并通過軟管與固定檢測板一端面的接管連通；所述的旋閥安裝在頂板上，其一端連接抽真空機構，另一端連接固定檢測板另一端面的接管。
所述的移動中間板上設有活動檢測板的定位機構。
所述的設在固定檢測板上的與膜電極外圍非活性密封區(qū)域形狀相對應的O形密封圈與設在活動檢測板上的與膜電極外圍非活性密封區(qū)域形狀相對應的O形密封圈相互對應可吻合。
所述的活動檢測板的一相對兩角上各設有與膜電極上的定位孔適配的定位銷。
所述的氣缸進氣口上連接有氣動開關，該氣動開關外接空壓機。
還包括固定中間板，其設置在移動中間板的下方并穿插固定在四根導柱上，在固定中間板中部設有容許氣缸活塞往來穿過的中孔，在固定中間板周邊設有向上伸出的邊框。
所述的活動檢測板外側面上設有拉手。
本發(fā)明燃料電池膜電極的真空檢漏裝置能快速、準確地對膜電極進行真空檢漏，為確保膜電極的生產質量和生產效率提供了有效保障。


圖1為本發(fā)明燃料電池膜電極的真空檢漏裝置的立體結構圖。
具體實施例方式
請參見圖1，本發(fā)明的燃料電池膜電極的真空檢漏裝置，包括機架1、移動中間板2、氣缸3、固定檢測板4、活動檢測板5、真空表6、旋閥7和固定中間板8。機架1由頂板11、底板12和四根導柱13固定連接組成。移動中間板2設置在頂板11和底板12之間并穿套在四根導柱13上可上下移動，在移動中間板2上設有活動檢測板5的定位機構。氣缸3安裝在底板12上，其活塞桿穿過固定中間板8與移動中間板2的底面固定相連，其進氣口上連接有氣動開關31，氣動開關31外接空壓機。固定檢測板4安裝在頂板11下，其底部裝有與膜電極外圍非活性密封區(qū)域形狀相對應的O形密封圈(本實施例為八角形O形密封圈)，其內部設有兩條孔道，兩條孔道分別從兩端面延伸至密封圈內向下貫通，在兩端面的開口處各連接有一接管?；顒訖z測板5安放在移動中間板2上可拉進拉出，其上裝有與膜電極外圍非活性密封區(qū)域形狀相對應的O形密封圈51(本實施例為八角形O形密封圈)，該密封圈51與設在固定檢測板上的與膜電極外圍非活性密封區(qū)域形狀相對應的O形密封圈相互對應可吻合；活動檢測板5的一相對兩角上各設有與電極板上的定位孔適配的定位銷52；活動檢測板外側面上設有拉手53。真空表6安裝在頂板上并通過軟管與固定檢測板一端面的接管連通。旋閥7安裝在頂板上，其一端連接抽真空機構，另一端連接固定檢測板另一端面的接管。固定中間板8設置在移動中間板的下方并穿插固定在四根導柱上，在固定中間板中部設有容許氣缸活塞往來穿過的中孔，在固定中間板周邊設有向上伸出的邊框。
本發(fā)明燃料電池膜電極的真空檢漏裝置的工作過程原理可結合圖1說明如下首先打開連接空壓機的調壓閥調節(jié)其出口氣體壓力為0.5～0.6Mpa，然后將連接在氣缸3上的氣動開關31的手把向左轉使氣缸活塞回縮。帶動由4根導柱13引向的移動中間板2向下移動至氣缸行程結束，使移動中間板2與頂板11之間形成一操作空間。
接著向外拉出活動檢測板5，把被檢測的膜電極安放在活動檢測板5的與膜電極外圍非活性密封區(qū)域形狀相對應的O形密封圈上，讓膜電極對角的定位孔穿入活動檢測板5對角的定位銷52中，以使膜電極準確定位。然后把活動檢測板5安放在移動中間板2上的定位機構中，使安放在活動檢測板5上的膜電極正好位于固定檢測板4上的與膜電極外圍非活性密封區(qū)域形狀相對應的O形密封圈下方。然后將氣動開關31的手把向右轉使氣缸活塞帶動移動中間板2向上移動，使膜電極的邊框上平面與固定檢測板上的與膜電極外圍非活性密封區(qū)域形狀相對應的O形密封圈壓緊處于密封狀態(tài)、膜電極的邊框下平面與活動檢測板上的與膜電極外圍非活性密封區(qū)域形狀相對應的O形密封圈壓緊處于密封狀態(tài)，此時，上下兩與膜電極外圍非活性密封區(qū)域形狀相對應的O形密封圈對應吻合將膜電極夾在中間。然后打開旋閥7，開啟真空泵，抽去膜電極與固定檢測板4之間的空氣，并使真空度達到1毫米水銀柱，再把旋閥關閉，觀察真空表6上的壓力有何變動，如在約20～30秒內壓力表指針能維持不動，說明膜電極無漏氣現(xiàn)象，質量合格；如壓力表指針回轉，真空度無法維持，說明膜電極有漏氣現(xiàn)象，質量不合格。
檢測完后再將氣動開關31手把向左轉，使氣缸活塞回縮于原位置，拉出活動檢測板5，取下膜電極安放在工作盒中，完成一張膜電極的檢測。
權利要求
1.一種燃料電池膜電極的真空檢漏裝置，其特征在于包括機架、移動中間板、氣缸、固定檢測板、活動檢測板、真空表和旋閥；所述的機架由頂板、底板和四根導柱固定連接組成；所述的移動中間板設置在頂板和底板之間并穿套在四根導柱上可上下移動；所述的氣缸安裝在底板上，其活塞桿與移動中間板的底面固定相連；所述的固定檢測板安裝在頂板下，其底部裝有與膜電極外圍非活性密封區(qū)域形狀相對應的O形密封圈，其內部設有兩條孔道，兩條孔道分別從兩端面延伸至密封圈內向下貫通，在兩端面的開口處各連接有一接管；所述的活動檢測板安放在移動中間板上可推進拉出，其上裝有與膜電極外圍非活性密封區(qū)域形狀相對應的O形密封圈；所述的真空表安裝在頂板上并通過軟管與固定檢測板一端面的接管連通；所述的旋閥安裝在頂板上，其一端連接抽真空機構，另一端連接固定檢測板另一端面的接管。
2.如權利要求1所述的燃料電池膜電極的真空檢漏裝置，其特征在于所述的移動中間板上設有活動檢測板的定位機構。
3.如權利要求1所述的燃料電池膜電極的真空檢漏裝置，其特征在于所述的設在固定檢測板上的與膜電極外圍非活性密封區(qū)域形狀相對應的O形密封圈與設在活動檢測板上的與膜電極外圍非活性密封區(qū)域形狀相對應的O形密封圈相互對應可吻合。
4.如權利要求1所述的燃料電池膜電極的真空檢漏裝置，其特征在于所述的活動檢測板的一相對兩角上各設有與膜電極上的定位孔適配的定位銷。
5.如權利要求1所述的燃料電池膜電極的真空檢漏裝置，其特征在于所述的氣缸進氣口上連接有氣動開關，該氣動開關外接空壓機。
6.如權利要求1所述的燃料電池膜電極的真空檢漏裝置，其特征在于還包括固定中間板，其設置在移動中間板的下方并穿插固定在四根導柱上，在固定中間板中部設有容許氣缸活塞往來穿過的中孔，在固定中間板周邊設有向上伸出的邊框。
7.如權利要求1所述的燃料電池膜電極的真空檢漏裝置，其特征在于所述的活動檢測板外側面上設有拉手。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種燃料電池膜電極的真空檢漏裝置，它主要包括機架、移動中間板、氣缸、固定檢測板、活動檢測板、真空表和旋閥。機架由頂板、底板和四根導柱固定連接組成。移動中間板設置在頂板和底板之間并穿套在四根導柱上可上下移動。氣缸安裝在底板上，其活塞桿與移動中間板的底面固定相連。固定檢測板安裝在頂板下，其底部裝有與膜電極外圍非活性密封區(qū)域形狀相對應的O形密封圈。活動檢測板安放在移動中間板上可推進拉出，其上裝有與膜電極外圍非活性密封區(qū)域形狀相對應的O形密封圈。本發(fā)明的燃料電池膜電極的真空檢漏裝置能快速、準確地對膜電極進行真空檢漏，為確保膜電極的生產質量和生產效率提供了有效保障。
文檔編號G01R31/36GK1789944SQ20041009310
公開日2006年6月21日 申請日期2004年12月16日 優(yōu)先權日2004年12月16日
發(fā)明者胡里清, 夏雪均 申請人:上海神力科技有限公司