專利名稱：雙極板流場流體可視化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種檢測流場流體運(yùn)動規(guī)律的裝置，尤其涉及一種雙極板 流場流體可視化裝置。
技術(shù)背景燃料電池雙極板分為陰極板、陽極板，冷卻腔流場板。陰極板、陽極板上 均有符合燃料電池輸送、排放物質(zhì)要求的通道，也叫流場，流場是由流場溝和 流場脊組成，流場形狀可以按照流體運(yùn)動規(guī)律設(shè)計，設(shè)計的流場對燃料電池性 能有重要影響。流體的可視化在文獻(xiàn)F. Barreras*, A. Lozano, L. Vali~no, C. Mar'm, A. Pascau : Flow distribution in a bipolar plate of a proton exchange membrane fuel cell: experiments and numerical simulation studies, Journal of Power Sources 144 (2005) 54~66中有詳細(xì)描述，該文獻(xiàn)中采用的方法，流體是確定黏度的溶劑與可溶熒 光染色劑混合物，確定黏度是指液體在管道中確定的流速時具有與氫氣運(yùn)動黏 度相近的液體，文獻(xiàn)中溶劑流體是甘油與水按一定比例配制的，可溶性熒光染 色劑可以溶于溶劑流體，采用注射的方法引入溶劑流體通道，然后用熒光示蹤 激光攝像機(jī)對流體運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行記錄。也存在其它相似的方法進(jìn)行觀察。這些 方法共同的缺點(diǎn)是對透明裝置有很高的要求，因為應(yīng)用了有機(jī)溶劑，所以不能 使用橡塑材料，特別是對雙極板密封用材料有溶脹作用，另外，熒光染色劑的 溶解混合均勻性、速度無法把握和表征，另外熒光示蹤噪聲大，影響觀察的準(zhǔn) 確性。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，研制一種方便觀察、記錄流 體在流場內(nèi)運(yùn)動的狀態(tài)的雙極板流場流體可視化裝置和方法。本實用新型的技術(shù)實現(xiàn)手段如下一種雙極板流場流體可視化裝置，其特征在于包括底板、氣體供應(yīng)裝置、 增濕罐、紅外攝像機(jī)和蓋板；在底板上，雙極板的進(jìn)出口位置設(shè)有流體通道； 在所述氣體供應(yīng)裝置通入底板的管道上裝有各種流體測量儀表，并在底板的出口端也設(shè)有測量儀表，所述蓋板上鑲有金屬絲，增濕罐上設(shè)有加熱裝置；使用 時將雙極板夾在蓋板和底板中間，通過緊固螺栓將其緊固，氣體供應(yīng)裝置通過 調(diào)節(jié)裝置調(diào)解后，將氣體通入增濕罐中進(jìn)行加熱，后注入雙極板上的流場內(nèi)， 用紅外攝像機(jī)進(jìn)行記錄。蓋板上鑲?cè)氩鄣闹睆缴源笥诮饘俳z直徑，金屬絲鑲?cè)霑r一面漏出， 一面用 環(huán)氧樹脂封裝固定，漏出端對著流場面，金屬絲沿流場溝槽結(jié)構(gòu)分布，分布間 距為等距離。所述的蓋板為玻璃布層壓板，金屬絲為銅絲。所述各種流體測量儀表為溫度儀表、流量儀表、壓力儀表；調(diào)節(jié)裝置為減壓閥、穩(wěn)壓閥和調(diào)節(jié)閥。氣體供應(yīng)裝置管道具有良好保溫。 所述的雙極板為單節(jié)雙極板或疊加雙極板。使用雙極板流場流體可視化裝置的方法a、 將雙極板夾在蓋板和底板中間，用緊固螺栓將其緊固；b、 加熱增濕罐溫度，最好增濕罐溫度達(dá)到沸騰； C、打開紅外攝像機(jī)，對準(zhǔn)雙極板流場測試位置；d、 打開氣體供應(yīng)裝置閥門，氣體通過增濕罐被加熱，熱氣流進(jìn)入雙極板流場；e、 紅外攝像機(jī)記錄蓋板上各點(diǎn)金屬絲溫度分布。還包括按照電堆放置的常見方式，改變該裝置的放置方式進(jìn)行分別測試觀 察的步驟。還包括改變氣體的壓力、流量，后分別進(jìn)行測試觀察的步驟。本實用新型 主要解決了測試方法中流體選用以及觀察方法問題，所采用的流體和方法簡單、 實用，能更加準(zhǔn)確、更加快速地觀察到所需的結(jié)果，適于雙極板設(shè)計驗證。由 于其結(jié)構(gòu)簡單，不僅便于生產(chǎn)，而且成本非常低廉適于廣泛推廣。

圖1為本實用新型的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、蓋板，2、底板，3、雙極板，4、流場 5、緊固螺栓，6、 紅外攝像機(jī)，7、出口， 8、氣體供應(yīng)裝置，9、增濕罐，10、銅絲，11、 調(diào)節(jié)裝置。
具體實施方式
如圖1所示雙極板流場流體可視化裝置，根據(jù)溫度作為測試對象，空氣熱氣流為測試氣流，其裝置包括底板2、氣體供應(yīng)裝置8、增濕罐9、紅外攝像機(jī)6和蓋板1;在底板2上，雙極板3的進(jìn)出口位置設(shè)有流體通道；在氣體供應(yīng)裝置8通入底板2的管道上裝有溫度儀表、流量儀表、壓力儀表，并在底板2的 出口 7端也設(shè)有溫度儀表，蓋板1為玻璃布層壓板，上面鑲有金屬絲10，金屬 絲10為銅絲，調(diào)節(jié)裝置ll為減壓閥、穩(wěn)壓閥和調(diào)節(jié)閥，增濕罐9上設(shè)有加熱 裝置。其中雙極板有效面積為300cm2，雙極板流場通道體積為7ml，流場4長 度為370腿，控制空氣壓力為0.03MPa，流量為0. 4mVh，相應(yīng)的蓋板1上按照 雙極板流場圖樣鑲?cè)爰?xì)銅絲，銅絲直徑為0.5mm，鑲?cè)肟字睆綖?.8mm，銅絲 上端部用環(huán)氧樹脂塑封，銅絲漏頭，與流場連通的部位不封，可以稍露出深入 流場，銅絲間距為5mm，每條流場上有80根銅絲。進(jìn)行測量時將雙極板3夾在 蓋板1和底板2中間，通過緊固螺栓5將其緊固；其中氣體壓力和流量控制是 通過空白試驗的方法實現(xiàn)的，將雙極板裝在裝置內(nèi)，氣體管道不通過增濕罐， 調(diào)節(jié)穩(wěn)壓閥和調(diào)節(jié)閥，將壓力和流量控制到預(yù)定位置，穩(wěn)壓閥不動，關(guān)閉調(diào)節(jié) 閥；加熱增濕罐溫度，等增濕罐溫度達(dá)到沸騰后，打開紅外攝像機(jī)，在打開空 氣調(diào)節(jié)閥，空氣經(jīng)過增濕罐加熱并增濕，熱氣從底板2上的進(jìn)口進(jìn)入雙極板3， 增濕罐溫度為水的沸騰溫度，出口端可測量溫度，在通氣之前打開紅外攝像機(jī)， 連續(xù)記錄通氣時流場上各點(diǎn)銅絲溫度分布狀況，并把流場上溫度變化范圍和溫 度高低分布迅速記錄，記錄數(shù)據(jù)可以進(jìn)行分析得出流場分配和流體運(yùn)動特性。后根據(jù)電池堆放置的常見方式，改變該裝置的放置方式按照前面的步驟進(jìn) 行分別測試觀察；或根據(jù)氣體的壓力、流量，后分別進(jìn)行測試觀察，記錄流體 動態(tài)分布狀況。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護(hù)范 圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范 圍內(nèi)，根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵 蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種雙極板流場流體可視化裝置，其特征在于包括底板(2)、氣體供應(yīng)裝置(8)、增濕罐(9)、紅外攝像機(jī)(6)和蓋板(1)；在底板(2)上，雙極板(3)的進(jìn)出口位置設(shè)有流體通道；在所述氣體供應(yīng)裝置(8)通入底板(2)的管道上裝有各種流體測量儀表，并在底板(2)的出口(7)端也設(shè)有測量儀表，所述蓋板(1)上鑲有金屬絲(10)，增濕罐(9)上設(shè)有加熱裝置；使用時將雙極板(3)夾在蓋板(1)和底板(2)中間，通過緊固螺栓(5)將其緊固，氣體供應(yīng)裝置(8)通過調(diào)節(jié)裝置(11)調(diào)解后，將氣體通入增濕罐(9)中進(jìn)行加熱，后注入雙極板(3)上的流場(4)內(nèi)，用紅外攝像機(jī)(6)進(jìn)行記錄。
1、 一種雙極板流場流體可視化裝置，其特征在于包括底板(2)、氣體供應(yīng) 裝置(8)、增濕罐(9)、紅外攝像機(jī)(6)和蓋板(1);在底板(2)上，雙極 板(3)的進(jìn)出口位置設(shè)有流體通道；在所述氣體供應(yīng)裝置(8)通入底板(2) 的管道上裝有各種流體測量儀表，并在底板(2)的出口 (7)端也設(shè)有測量儀 表，所述蓋板(1)上鑲有金屬絲(10)，增濕罐(9)上設(shè)有加熱裝置；使用時 將雙極板(3)夾在蓋板(1)和底板(2)中間，通過緊固螺栓(5)將其緊固， 氣體供應(yīng)裝置(8)通過調(diào)節(jié)裝置(11)調(diào)解后，將氣體通入增濕罐(9)中進(jìn) 行加熱，后注入雙極板(3)上的流場(4)內(nèi)，用紅外攝像機(jī)(6)進(jìn)行記錄。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極板流場流體可視化裝置，其特征在于蓋板(l) 上鑲?cè)氩鄣闹睆缴源笥诮饘俳z(10)直徑，金屬絲(10)鑲?cè)霑r一面漏出，一 面用環(huán)氧樹脂封裝固定，漏出端對著流場面，金屬絲(10)沿流場(4)溝槽結(jié) 構(gòu)分布，分布間距為等距離。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙極板流場流體可視化裝置，其特征在于所 述的蓋板(1)為玻璃布層壓板，金屬絲(10)為銅絲。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極板流場流體可視化裝置，其特征在于所述各 種流體測量儀表為溫度儀表、流量儀表、壓力儀表；調(diào)節(jié)裝置(11)為減壓閥、 穩(wěn)壓閥和調(diào)節(jié)閥。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極板流場流體可視化裝置，其特征在于氣體供 應(yīng)裝置管道具有良好保溫。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極板流場流體可視化裝置，其特征在于所述 的雙極板(3)為單節(jié)雙極板或疊加雙極板。專利摘要本實用新型公開了一種雙極板流場流體可視化裝置，包括底板、氣體供應(yīng)裝置、增濕罐、紅外攝像機(jī)和蓋板；底板上雙極板的進(jìn)出口位置設(shè)有流體通道；氣體供應(yīng)裝置通入底板的管道上裝有各種流體測量儀表，并在底板的出口端也設(shè)有測量儀表，蓋板上鑲有金屬絲，增濕罐上設(shè)有加熱裝置；使用時將雙極板夾在蓋板和底板中間緊固；加熱增濕罐溫度，打開紅外攝像機(jī)，對準(zhǔn)雙極板流場測試位置；后打開氣體供應(yīng)裝置閥門，氣體通過增濕罐被加熱，熱氣流進(jìn)入雙極板流場；紅外攝像機(jī)記錄蓋板上各點(diǎn)金屬絲溫度分布。該裝置解決了測試方法中流體選用以及觀察問題，采用的流體和方法簡單、實用，能更加準(zhǔn)確、更加快速地觀察到所需的結(jié)果，適于在極板檢測上廣泛推廣。
文檔編號G01M10/00GK201083600SQ200720015258
公開日2008年7月9日 申請日期2007年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月11日
發(fā)明者侯中軍, 傅云峰, 徐乃濤, 明平文 申請人:新源動力股份有限公司