[发明专利]一种具有温度分区设置的单电池测试夹具及其测试方法

说明书

本发明属于燃料电池测试技术领域，公开了一种具有温度分区设置的单电池测试夹具及其测试方法，目的在于根据电堆内部单电池片面上的实际温度分布不均匀的实际特点，为常规的分区测试板测取各监测分区的电流、电阻、气压、湿度等数据，提供温度分区条件。检测分区与温控分区可以相同也可以不同。本发明为燃料电池发展提供更深入的技术支持。

技术领域

本发明属于燃料电池测试技术领域，具体地说，是一种具有主动控制的温度分区设置的单电池夹具及其测试方法。

背景技术

氢质子交换膜燃料电池由多个单电池叠加形成，其首尾单电池再连接集流板、绝缘板、端板，通过两端板之间的螺杆或扎带等固定物连接成堆。

在特定的稳定工况时，各单电池其总电流相同，但是不同位置的单电池电压不同，各板的效率、温度分布都有所不同。

对于不同单电池，其在电堆的位置影响其单板平均温度，尤其比较严重的是由于首板、尾板仅单面邻接具有发热的环境，另外一面是温度较低的集流板一侧，结果出现常见首尾板至少一端低温、水汽凝结造成水滴阻塞流道的现象。为减轻该首尾板的低温效应，通常采用加入不通冷却流体的极板，可称假电池，或采用端板上的温度补偿结构等措施。

对于具体单电池，其平面温度分布受冷却流体流向和冷却流体温度变化影响、反应区反应强度和效率变化影响等差异，平面上的温度也存在各点不相同。

这些不同使得燃料电池单电池平面上各点温度分布的具有特殊的复杂性，并影响各点的反应特性，如分区检测的电流、电压、湿度等。现有对单电池的平面分区检测，可以分为单电池夹具形式和插入在电堆内部的形式。

如，CN112903790B，CN103245920B、CN109860669B、CN112229537B。这些技术在对单电池测试则一般不使用模拟的电堆环境，即，使用了膜电极MEA的两面分布温度仅在夹具的单一温度控制下，至多两面各自独立控制的环境。在电堆中插入时，特别是印刷线路板技术，可以减少对电堆的干扰，得到的电堆内部具体单电池平面上电压、电流、温度、气压、湿度等检测到的数据，与模拟技术得到的等高曲线图已经很好地揭示相关数据在平面上的差异。

但是现有方式检测单独装配单电池测试时，其温度、电流的分区检测技术，通常没有考虑如解决上述提及夹具对温度的影响，其中夹具的温度控制往往按照一个均一的考虑进行设计制造。某些条件的测试，特别是由于低电压、大电流，需要的集流板厚度比较大，并且板材通常使用金属铜，其导热性好、热容大，结果集流板平面上相对于反应区的位置温度比实际反应产热区的温度更均匀，导致实际运行条件与表观测试条件可能存在很大的差异。

在电堆规模进行测试时，插入板的厚度至少在歧管位置与常规板不同，因此传热冷却和单电池进堆气体状况引入干扰而可能带来条件的不同，由于电堆运行条件复杂，很难重复具体测试，属于被动检测。

发明内容

鉴于现有技术存在的弊端，本发明提供了一种具有温度分区设置的单电池测试夹具及其测试方法，形成模拟温度分布控制的运行和测试条件，夹具及其冷却器对单电池建立温度修正、可控的分区，为分区检测器提供被检测区域温度可控的环境。

在单电池测试的规格上，模拟电堆内部实际温度分布不均匀的实际运行特点，能够人为设置分区的温度条件，测取各监测分区的电流、电阻、气压、湿度等数据。检测分区与温控分区可以相同也可以不同，温度的设置还包括非常规的、温度超过反应区自身温度的、引入的更高温度。本发明为燃料电池发展提供更深入的技术支持，可以有效解决背景技术中所提及的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：