括以下步驟:
[0041]a、將雙極板氫、氧兩側(cè)分別裝上密封膠線，此密封膠線可為半圓、扁平、圓形、異形膠線任意一種，容積率范圍在70 % -110 %之間任選一容積率；
[0042]b、將壓力感測單元置于雙極板與MEA之間，三者用端板夾持放在電子萬能試驗機上；
[0043]C、上位機與1-Scan壓力分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集手柄連接;上位機優(yōu)選電腦；
[0044]d、電子萬能試驗機施加一組壓力，組裝力范圍為0-40KN;
[0045]e、上位機保存每個組裝力下，1-Scan壓力分析系統(tǒng)采集圖像，此圖像為顯示雙極板與MEA接觸狀態(tài)圖；
[0046]f、設(shè)置1-Scan壓力分析系統(tǒng)處理軟件對其采集到的各個圖像進行處理，得到雙極板與MEA接觸所有點的壓強分布數(shù)據(jù)，見圖4，其中標號9為流場區(qū)所有接觸點壓強數(shù)據(jù)，標號10為密封區(qū)所有接觸點壓強數(shù)據(jù)；
[0047]g、所述1-Scan壓力分析系統(tǒng)處理軟件基于f中所有壓強分布數(shù)據(jù)，獲得所有接觸點對應的壓力值；同時根據(jù)e中的雙極板與MEA接觸狀態(tài)圖像判斷出雙極板的密封區(qū)與流場區(qū)位置;并基于上述所有接觸點壓力值及密封區(qū)與流場區(qū)位置，獲分別獲得不同壓力下密封區(qū)所受壓力值關(guān)系曲線與流場區(qū)所受壓力值關(guān)系曲線；
[0048]h、從常用的雙極板與MEA之間壓緊力與接觸電阻的關(guān)系曲線(即圖3所給出的曲線，其中橫坐標f為壓緊力，縱坐標R為接觸電阻值，fl為R恒定時的最小壓緊力)中得到接觸電阻為常值時壓緊力的最小值；
[0049]1、在不同壓力下流場區(qū)受力曲線中找到壓緊力最小值點對應的壓力，此壓力即為電堆的組裝力，見圖5，其中F為電子萬能試驗機的組裝力，f為區(qū)域所受壓力值，fl為R恒定時的最小壓緊力，F(xiàn)l為電堆組裝壓力，標號11、不同壓力下流場區(qū)受力關(guān)系曲線，標號12、不同壓力下密封區(qū)受力關(guān)系曲線。
[0050]如圖1所示，本發(fā)明所述的裝置包括壓力感測元件4、電子萬能試驗機1、訊號接收處理單元7、安裝于電腦8內(nèi)的分析處理單元;雙極板5選用長410mm，寬100mm，流場區(qū)面積300cm2，其具體的工作過程為:首先將壓力感測元件4、訊號接收處理單元7及電腦8連接起來;將雙極板5氫氧側(cè)分別裝上對應的密封膠線，壓力感測元件4夾在MEA3和雙極板5中間，用上端板2與下端板6夾持后放在電子萬能試驗機I上；
[0051 ] 隨后電子萬能試驗機I對該夾持電堆加載壓力，加載力分別為10、20、30、40KN，在每個壓力下，安裝于電腦8內(nèi)的分析處理單元均對訊號接收處理單元7采集的圖像進行保存，并對每個壓力下采集的圖像進行處理，得到所有接觸點的壓強分布數(shù)據(jù)，按照接觸點壓強分布數(shù)據(jù)乘以對應的接觸點面積換算獲得各接觸點對應的接觸點壓力值;將雙極板5密封區(qū)與流場區(qū)受力分別加和，得到不同壓力下雙極板5密封區(qū)與流場區(qū)分別受力關(guān)系曲線；確定接觸電阻不變壓緊力最小值點對應的壓力為fl，在流場區(qū)壓力與受力曲線中找到當流場區(qū)所受壓力為fl時對應的電堆壓力Fl，此時壓力Fl即為電堆組裝力。
[0052]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種質(zhì)子交換膜燃料電池電堆組裝力的推算方法，其特征在于:包括如下步驟 51、任選一種密封結(jié)構(gòu)分別對待測燃料電池電堆的雙極板氫、氧兩側(cè)進行密封； 52、將壓力感測元件置于SI所述的燃料電池電堆的雙極板與MEA之間并利用電子萬能試驗機的上下端板對放置有壓力感測元件的燃料電池電堆施加一組壓力； 53、采集并記錄每一壓力條件下，對應的雙極板與MEA接觸狀態(tài)圖像； 54、基于各所述雙極板與MEA接觸狀態(tài)圖像，獲得不同壓力下，雙極板與MEA所有接觸點的壓強分布數(shù)據(jù)； 55、基于S4中所有壓強分布數(shù)據(jù)，獲得所有接觸點對應的壓力值；同時根據(jù)S3中的雙極板與MEA接觸狀態(tài)圖像判斷出雙極板的密封區(qū)與流場區(qū)位置;并基于上述所有接觸點壓力值及密封區(qū)與流場區(qū)位置，獲得不同壓力下密封區(qū)所受壓力值關(guān)系曲線及流場區(qū)所受壓力值關(guān)系曲線； 56、在雙極板與MEA之間壓緊力與接觸電阻的關(guān)系曲線中查找接觸電阻為常值時壓緊力的最小值； 57、在不同壓力下流場區(qū)受力曲線中找到壓緊力最小值點對應的壓力，此壓力即SI密封結(jié)構(gòu)對應的電堆的組裝力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)子交換膜燃料電池電堆組裝力的推算方法，其特征在于: 所述SI中的雙極板是指任意形狀的復合雙極板或石墨雙極板或金屬雙極板。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)子交換膜燃料電池電堆組裝力的推算方法，其特征在于: 所述密封結(jié)構(gòu)是指不同形狀的密封結(jié)構(gòu)及不同容積率的密封結(jié)構(gòu)任意一種組合形式的密封結(jié)構(gòu);其中不同形狀的密封結(jié)構(gòu)是指半圓、扁平、圓形、異形密封結(jié)構(gòu)中的任意一種密封結(jié)構(gòu)，不同容積率的密封結(jié)構(gòu)是指容積率范圍為70%~110%的密封結(jié)構(gòu)中的任意一種容積率對應的密封結(jié)構(gòu)。4.一種推算質(zhì)子交換膜燃料電池電堆組裝力的裝置，所述燃料電池電堆的雙極板氫、氧兩側(cè)任選一種密封結(jié)構(gòu)進行密封，其特征在于: 置于所述的燃料電池電堆的雙極板與MEA之間的壓力感測元件，其用于對實時檢測雙極板與MEA之間的壓力； 電子萬能試驗機，該電子萬能試驗機用于對放置有壓力感測元件的燃料電池電堆施加一組壓力； 訊號接收處理單元，該訊號接收處理單元用于采集并記錄每一壓力條件下，對應的雙極板與MEA接觸狀態(tài)圖像； 分析處理單元，該分析處理單元用于對各所述雙極板與MEA接觸狀態(tài)圖像進行圖像分析處理以獲得當前密封結(jié)構(gòu)對應的電堆的組裝力;所述圖像分析處理過程:①、基于各所述雙極板與MEA接觸狀態(tài)圖像，獲得不同壓力下雙極板與MEA所有接觸點各自對應的壓強分布數(shù)據(jù);②、按照接觸點壓強分布數(shù)據(jù)乘以對應的接觸點面積換算獲得各接觸點對應的接觸點壓力值，同時上述雙極板與MEA接觸狀態(tài)圖像判斷出雙極板的密封區(qū)與流場區(qū)位置;③、基于上述所有接觸點壓力值及密封區(qū)與流場區(qū)位置，分別獲得不同壓力下密封區(qū)所受壓力值關(guān)系曲線與流場區(qū)所受壓力值關(guān)系曲線;④、在上述不同壓力下流場區(qū)受力曲線中找到壓緊力最小值點對應的壓力，此壓力為對應的電堆的組裝力。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的推算質(zhì)子交換膜燃料電池電堆組裝力的裝置，其特征在于: 所述雙極板是指任意形狀的復合雙極板或石墨雙極板或金屬雙極板;所述密封結(jié)構(gòu)是指不同形狀的密封結(jié)構(gòu)及不同容積率的密封結(jié)構(gòu)任意一種組合形式的密封結(jié)構(gòu);其中不同形狀的密封結(jié)構(gòu)是指半圓、扁平、圓形、異形密封結(jié)構(gòu)中的任意一種密封結(jié)構(gòu)，不同容積率的密封結(jié)構(gòu)是指容積率范圍為70%-110%的密封結(jié)構(gòu)中的任意一種容積率對應的密封結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的推算質(zhì)子交換膜燃料電池電堆組裝力的裝置，其特征在于: 所述圖像分析處理過程中的③是指將雙極板密封區(qū)所有接觸點壓力值加和得到密封區(qū)壓力值，將雙極板流場區(qū)所有接觸點壓力值加和得到流場區(qū)壓力值，將二者壓力值的加和等于此圖像采集條件下電子萬能試驗機施加的壓力，進而得到不同壓力下密封區(qū)所受壓力值的關(guān)系曲線與流場區(qū)所受壓力值的關(guān)系曲線。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的推算質(zhì)子交換膜燃料電池電堆組裝力的裝置，其特征在于: 所述壓緊力最小值點是指在雙極板與MEA之間壓緊力與接觸電阻的關(guān)系曲線中查找接觸電阻為常值時壓緊力的最小值。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種質(zhì)子交換膜燃料電池電堆組裝力的推算方法及裝置，所述方法包括：分別對待測燃料電池電堆的雙極板氫、氧兩側(cè)進行密封；利用電子萬能試驗機對電堆施加一組壓力；采集并記錄每一壓力條件下，對應的雙極板與MEA接觸狀態(tài)圖像；基于上述接觸狀態(tài)圖像，獲得不同壓力下雙極板與MEA所有接觸點的壓強分布數(shù)據(jù)；基于壓強分布數(shù)據(jù)，獲得所有接觸點壓力值；同時判斷出雙極板的密封區(qū)與流場區(qū)位置；并基于所有接觸點壓力值及密封區(qū)與流場區(qū)位置，獲得不同壓力下密封區(qū)與流場區(qū)分別所受壓力值關(guān)系曲線；查找接觸電阻為常值時壓緊力的最小值并找到其對應的壓力，此壓力即為電堆的組裝力。本發(fā)明能夠便捷準確地推算出質(zhì)子交換膜燃料電池電堆組裝力。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN105653797
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】付宇, 王紅梅, 侯中軍, 竇永香
【申請人】新源動力股份有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2015年12月30日