一种具有压力控制功能的膜电极组件电阻测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种具有压力控制功能的膜电极组件电阻测量装置及方法，该装置包括上电极、下电极、压力传感器、气缸等，下电极的上表面与台面的上表面位于同一水平面上，且作为与膜电极组件的下接触面，下电极的下表面固定在压力传感器上，上电极的下表面作为与膜电极组件的上接触面，其面积小于下电极的上表面面积，上电极的上表面与导杆相连接，导杆另一端与气缸的活塞端相连，气缸的进气口、排气口分别连接电磁阀，电磁阀的电路控制端通过线路连接控制电路板，控制电路板分别电连接上电极、下电极、压力传感器；本发明专利技术对压力的控制精度和一致性都得到了大大的提高，减小了因压力带来的误差，同时减少了人力成本，大大提高了工作效率。

A device and method for measuring resistance of membrane electrode assembly with pressure control function

【技术实现步骤摘要】
一种具有压力控制功能的膜电极组件电阻测量装置及方法[
]本专利技术属于氢燃料电池领域，具体地说是一种具有压力控制功能的膜电极组件电阻测量装置及方法。[
技术介绍
]膜电极组件(MEA)是燃料电池电化学反应的核心组件，由质子交换膜、催化剂层、扩散层及边框组成，是燃料电池的心脏。MEA性能的好坏，直接影响氢燃料电池的性能。而MEA的电阻则是它的一个重要特性，电阻的大小直接影响MEA的品质。目前，测量MEA的电阻没有标准的方法，一般是采用普通薄膜电阻的测试方法，该测试方法具体为：在薄膜两端放置两个电极，用手动方法通过旋转螺丝或者扳动手柄使两个电极夹在薄膜两端，通过伏安法计算出电极两端的电阻值。该测试方法对于普通薄膜测量没什么问题，但是对于MEA的测量却有很大的局限性。首先，MEA的电阻特性与压力有很大关系，现有的这种方法对压力没有控制或者控制的不够精确，会导致非常大的误差；其次，MEA的电阻与时间也有关系，人工手动测量不能保证从开始测量到读数时的时间间隔的一致性。因此，这种测量方法测到的数据只能作为粗略参考，无法作为检测MEA是否合格的依据。[
技术实现思路
]本专利技术的目的就是要解决上述的不足而提供一种具有压力控制功能的膜电极组件电阻测量装置，对压力的控制精度和一致性都得到了大大的提高，减小了因压力带来的误差，同时减少了人力成本，大大提高了工作效率。为实现上述目的设计一种具有压力控制功能的膜电极组件电阻测量装置，包括上电极1、下电极2、压力传感器3、台面4、气缸5、导杆6、电磁阀7、控制电路板8，所述下电极2嵌装于台面4中且不与台面4接触，所述下电极2的上表面与台面4的上表面位于同一水平面上，所述下电极2的上表面作为与膜电极组件的下接触面，所述下电极2的下表面固定在压力传感器3上，所述压力传感器3固定在底座9上，所述压力传感器3用于测量上电极1与下电极2间膜电极组件所承受的压力，所述上电极1位于下电极2的上方，且与下电极2相对布置，所述上电极1的下表面作为与膜电极组件的上接触面，所述上电极1的下表面面积小于下电极2的上表面面积，所述上电极1的上表面与导杆6相连接，所述导杆6另一端与气缸5的活塞端相连，所述上电极1在气缸5的带动下对膜电极组件施加压力，所述气缸5的进气口、排气口分别连接电磁阀7，所述电磁阀7另一端连接大气和压缩空气，所述电磁阀7的电路控制端通过线路连接控制电路板8，所述控制电路板8分别电连接上电极1、下电极2、压力传感器3。进一步地，所述上电极1的下表面与侧面呈钝角，以免损伤膜电极组件。进一步地，还设置有显示屏10，所述显示屏10通过线路连接控制电路板8。进一步地，所述台面4底部设置有立柱，所述台面4通过立柱固定在底座9上。进一步地，所述控制电路板8预留有通讯接口，并通过通讯接口与电脑通讯连接，以将测量到的数据传输至电脑。本专利技术还提供了一种具有压力控制功能的膜电极组件电阻测量装置的测量方法，包括以下步骤：1)在测试前，先进行压力校准，校准流程为：按下压力校准键，控制电路板控制上电极抬起，同时读取压力传感器的数值作为零点数值，且将此数值保存，之后测试过程中读到的压力数值减去此零点数值作为压力值；2)然后设置测量时间、测试压力、测量电阻阈值、测量模式四个参数，其中，测量模式为分析模式和质检模式两种；分析模式用于完整地将所测量时间内的测量数据全部记录下来，绘制曲线供分析；质检模式用于检测产品是否合格，其检测速度快于分析模式；3)测量时将膜电极组件放置在台面上，移动膜电极组件，使测量点位于上电极与下电极之间。其中，分析模式的测量步骤为：①按下测量键，控制电路板发送控制信号，使电磁阀进气口导通，为气缸充气，气缸推动导杆连同上电极向下移动，同时实时监测压力传感器的数据；②当压力数据逐渐上升至设定值时，控制电磁阀进气口关闭，使上电极与下电极之间压力保持，此时，在上电极与下电极间加载恒定电压；③开始计时，同时实时监测上电极与下电极间通过的电流，每间隔一定时间，记录该时间点电流的值；当时间达到设定值时，根据电压和电流计算出膜电极组件测试点的电阻随时间的变化。还可在显示屏上将电流值和电阻值随时间的变化绘制成两条曲线，或者将测量数据传输到电脑保存，以备分析数据。质检模式的测量步骤为：①按下测量键，控制电路板发送控制信号，使电磁阀进气口导通，为气缸充气，气缸推动导杆连同上电极向下移动，同时实时监测压力传感器的数据；②当压力数据逐渐上升至设定值时，控制电磁阀进气口关闭，使上电极与下电极之间压力保持，此时，在上电极与下电极间加载恒定电压；③开始计时，同时实时监测上电极与下电极间通过的电流，根据电压和电流计算出膜电极组件测试点的电阻；当电阻值大于设定值时，停止测量，显示质检合格并显示该电阻值；若到达最大测量时间电阻值还未大于设定值，则停止测量，显示质检不合格并显示该电阻值。本专利技术同现有技术相比，具有如下优点：(1)本专利技术采用了自动化控制，对压力的控制精度和一致性都得到了大大的提高，减小了因压力带来的误差；(2)本专利技术对测量时间进行了精确控制，时间误差小于1ms，提高了测量的误差和一致性；(3)本专利技术自动化测量的同时可以提高测量速度，减少了人力成本，可以实现自动化记录，利于数据导出，使效率大大提高；(4)本专利技术具有分析和质检两种模式，从而既可以满足分析时所需的详细数据记录，也可以满足质检情况下快速检测出产品是否合格，值得推广应用；(5)本专利技术克服了现有方法对压力没有控制或者控制不够精确所导致非常大的误差，以及人工手动测量不能保证从开始测量到读数时的时间间隔一致性的问题。[附图说明]图1是本专利技术的结构示意图；图中：1、上电极2、下电极3、压力传感器4、台面5、气缸6、导杆7、电磁阀8、控制电路板9、底座10、显示屏。[具体实施方式]下面结合附图对本专利技术作以下进一步说明：如附图1所示，本专利技术提供了一种具有压力控制功能的膜电极组件电阻测量装置，包括上电极1、下电极2、压力传感器3、台面4、气缸5、导杆6、电磁阀7、控制电路板8，下电极2嵌装于台面4中且不与台面4接触，下电极2的上表面与台面4的上表面位于同一水平面上，下电极2的上表面作为与膜电极组件的下接触面，下电极2的下表面固定在压力传感器3上，压力传感器3固定在底座9上，压力传感器3用于测量上电极1与下电极2间膜电极组件所承受的压力，上电极1位于下电极2的上方，且与下电极2相对布置，上电极1的下表面作为与膜电极组件的上接触面，上电极1的下表面面积小于下电极2的上表面面积，上电极1的上表面与导杆6相连接，导杆6另一端与气缸5的活塞端相连，上电极1在气缸5的带动下对膜电极组件施加压力，气缸5的进气口、排气口分别连接电磁阀7，电磁阀7另一端连接大气和压缩空气，电磁阀7的电路控制端通过线路连接控制电路板8，控制电路板8分别电连接上电极1、下电极2、压力传感器3。其中，上电极1的下表面与侧面呈钝角，以免损伤MEA；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有压力控制功能的膜电极组件电阻测量装置，包括上电极(1)、下电极(2)、压力传感器(3)、台面(4)、气缸(5)、导杆(6)、电磁阀(7)、控制电路板(8)，其特征在于：所述下电极(2)嵌装于台面(4)中且不与台面(4)接触，所述下电极(2)的上表面与台面(4)的上表面位于同一水平面上，所述下电极(2)的上表面作为与膜电极组件的下接触面，所述下电极(2)的下表面固定在压力传感器(3)上，所述压力传感器(3)固定在底座(9)上，所述压力传感器(3)用于测量上电极(1)与下电极(2)间膜电极组件所承受的压力，所述上电极(1)位于下电极(2)的上方，且与下电极(2)相对布置，所述上电极(1)的下表面作为与膜电极组件的上接触面，所述上电极(1)的下表面面积小于下电极(2)的上表面面积，所述上电极(1)的上表面与导杆(6)相连接，所述导杆(6)另一端与气缸(5)的活塞端相连，所述上电极(1)在气缸(5)的带动下对膜电极组件施加压力，所述气缸(5)的进气口、排气口分别连接电磁阀(7)，所述电磁阀(7)另一端连接大气和压缩空气，所述电磁阀(7)的电路控制端通过线路连接控制电路板(8)，所述控制电路板(8)分别电连接上电极(1)、下电极(2)、压力传感器(3)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种具有压力控制功能的膜电极组件电阻测量装置，包括上电极(1)、下电极(2)、压力传感器(3)、台面(4)、气缸(5)、导杆(6)、电磁阀(7)、控制电路板(8)，其特征在于：所述下电极(2)嵌装于台面(4)中且不与台面(4)接触，所述下电极(2)的上表面与台面(4)的上表面位于同一水平面上，所述下电极(2)的上表面作为与膜电极组件的下接触面，所述下电极(2)的下表面固定在压力传感器(3)上，所述压力传感器(3)固定在底座(9)上，所述压力传感器(3)用于测量上电极(1)与下电极(2)间膜电极组件所承受的压力，所述上电极(1)位于下电极(2)的上方，且与下电极(2)相对布置，所述上电极(1)的下表面作为与膜电极组件的上接触面，所述上电极(1)的下表面面积小于下电极(2)的上表面面积，所述上电极(1)的上表面与导杆(6)相连接，所述导杆(6)另一端与气缸(5)的活塞端相连，所述上电极(1)在气缸(5)的带动下对膜电极组件施加压力，所述气缸(5)的进气口、排气口分别连接电磁阀(7)，所述电磁阀(7)另一端连接大气和压缩空气，所述电磁阀(7)的电路控制端通过线路连接控制电路板(8)，所述控制电路板(8)分别电连接上电极(1)、下电极(2)、压力传感器(3)。


2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述上电极(1)的下表面与侧面呈钝角，以免损伤膜电极组件。


3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：还设置有显示屏(10)，所述显示屏(10)通过线路连接控制电路板(8)。


4.如权利要求3所述的装置，其特征在于：所述台面(4)底部设置有立柱，所述台面(4)通过立柱固定在底座(9)上。


5.如权利要求3所述的装置，其特征在于：所述控制电路板(8)预留有通讯接口，并通过通讯接口与电脑通讯连接，以将测量到的数据传输至电脑。


6.一种如权利要求1至5中任一项所述的具有压力控制功能的膜电极组件电阻测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王天喜，刘亚伟，司永成，
申请(专利权)人：上海亿氢科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31