[发明专利]一种集成式燃料电池多功能在线测试装置

权利要求书

1.一种集成式燃料电池多功能在线测试装置，其特征在于，包括依次层叠设置的第一测试板（1）、冷却板（2）、第二测试板（3）和第三测试板（4），其中第一测试板（1）带有燃料电池的端部极板，第三测试板（4）贴合燃料电池堆的端板；在线测试燃料电池装配力、GDL压缩率、电流密度、阻抗、气体温湿度和积水分布；

所述的第一测试板（1）由分区流道层（5）、电阻层（6）和电流收集层（8）组成；

所述的分区流道层（5）为将燃料电池阴极板的流道划分成若干个相互绝缘的区域，通过采集不同区域的电流、电压和气体温湿度信号获得燃料电池内部多物理量的分布状况；

所述的电阻层（6）设置在分区流道层（5）和电流收集层（8）之间，电阻层（6）通过局部铺铜的方式设置电阻；

所述电流收集层（8）为铺满反应区的纯金镀层；

所述的燃料电池一端为阴极板，该阴极板为第一测试板（1）的分区流道层（5），燃料电池另一端为阳极板，所述的分区流道层（5）和阳极板在部分流道底部对应位置均铺设镀金铜片（9），两者形成电容C1；根据电容计算公式C=(ε_r S)/ 4πkd=Q/U，随着压缩过程的进行，阴阳极的镀金铜片间距不断减小，电容增大，电压降低；根据具体电压数值计算得到压缩位移，进而计算出GDL的分区压缩率；

所述的电流收集层（8）将电流收集后接地以形成闭合回路；

在所述的分区流道层（5）的流道侧壁成对安装表面绝缘处理的导电片（10），形成电容C2；根据电容计算公式C=(ε_r S)/ 4πkd=Q/U，测试过程中如果流道中产生积水，由于气体和水的介电常数不同，电压会发生变化，进而判断该区域是否产生积水现象，进而获得燃料电池的内部积水分布；

所述的第一测试板（1）的每一分区都是三层结构，其第一层为分区流道层（5），其顶部铺有镀金铜片，用以采集不同分区的电流信号，第二层为电阻层（6），通过局部铺铜的方式设置电阻（7），电阻（7）两端连接一电压表V，每一分区采集的电流均会经由过孔（13），由左至右穿过电阻层（6），通过PCB板线路布置测得电阻区左端和右端的电势差，再除以电阻区阻值即可计算出该分区的电流；其第三层为电流收集层（8），将电流收集后接地以形成闭合回路；

第一测试板（1）的每个分区中，分区流道层（5）均设有与电阻（7）连通的过孔（13），电流收集层（8）也设有与电阻（7）连通的过孔，电流密度分布测试时，每一分区采集的电流通过过孔（13）传递到电阻（7）区，然后通过另一侧的过孔传递到电流收集层（8）；电阻区通过布置线路采集电阻区的电势差，并由电阻区阻值计算分区电流大小，进而获得电流密度分布；阻抗分布测试时，在电流收集层（8）和膜电极另一侧的集流板输入正弦波电流，通过测量电阻（7）与另一侧集流板之间的电压响应计算燃料电池每一分区的阻抗；电阻层和电流收集层兼容分区电流密度和阻抗的测试，提高了装置的集成度。

2.根据权利要求1所述的一种集成式燃料电池多功能在线测试装置，其特征在于，所述的第一测试板（1）上设置有若干通孔（11），通孔（11）设置在每一分区中心的槽道处，且在槽道表面铺有透气隔水薄膜（12）。

3.根据权利要求1所述的一种集成式燃料电池多功能在线测试装置，其特征在于，所述的第一测试板（1）在测试阻抗分布时通过对阴阳极集流板施加正弦波电流，通过测量所述的电阻层（6）与另一侧集流板之间的电压响应以计算燃料电池阻抗。

4.根据权利要求1或3所述的一种集成式燃料电池多功能在线测试装置，其特征在于，所述的冷却板（2）由绝缘且导热性差的基体材料（15）镶嵌若干导热块（14）制成，各导热块（14）上设有冷却流道（16），基体材料（15）上表面设有冷却板通孔（17），冷却板通孔（17）位置与第一测试板（1）的通孔（11）对齐。

5.根据权利要求4所述的一种集成式燃料电池多功能在线测试装置，其特征在于，所述的冷却流道（16）等间距分布，采用空气冷或水冷，冷却流道（16）与冷却板通孔（17）交错排布，互不干涉；

所述的基体材料（15）两面设有密封槽（18），密封槽（18）用于放置密封元件，防止气体泄漏，密封元件厚度大于密封槽深度。