双极板流场流体可视化装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种双极板流场流体可视化装置，装置包括双极板、摄像机、极板上的流场、透明盖板、底板、气体供应装置和显色试纸；极板的流体进出口位置设有气体通道；在所述气体供应装置上装有各种流体测量仪表，并在底板的出口端也设有测量仪表。使用将双极板测试流场面朝上，固定在透明盖板和底板中间；进行预先空白试验确定供气压力、流量；将双极板测试流场面上覆盖湿润的显色试纸，再次固定在透明盖板和底板中间；打开摄像机，记录流体在流场中运动和分布的状况。该装置解决了测试方法中流体选用以及观察方法问题，所采用的流体和方法简单、实用，能更加准确、更加快速地观察到所需的结果，适于在极板检测上广泛推广。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种检测流场流体运动规律的装置，尤其涉及一种双极板 流场流体可视化装置。技术背景燃料电池双极板分为阴极板、阳极板，冷却腔流场板。阴极板、阳极板上 均有符合燃料电池输送、排放物质要求的通道，也叫流场，流场是由流场沟和 流场脊组成，流场形状可以按照流体运动规律设计，设计的流场对燃料电池性 能有重要影响。流体的可丰见j七在文献F. Barreras*, A. Lozano, L. Vali~no, C. Mar'in, 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中有详细描述，该文献中采用的方法，流体是确定黏度的溶剂与可溶荧 光染色剂混合物，确定黏度是指液体在管道中确定的流速时具有与氢气运动黏 度相近的液体，文献中溶剂流体是甘油与水按一定比例配制的，可溶性荧光染 色剂可以溶于溶剂流体，采用注射的方法引入溶剂流体通道，然后用荧光示踪 激光摄像机对流体运动状态进行记录。也存在其它相似的方法进行观察。这些 方法共同的缺点是对透明装置有很高的要求，因为应用了有机溶剂，所以不能 使用橡塑材料，特别是对双极板密封用材料有溶胀作用，另外，荧光染色剂的 溶解混合均匀性、速度无法把握和表征，另外荧光示踪噪声大，影响观察的准 确性。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术的不足，研制一种方便观察、记录流 体在流场内运动的状态的双极板流场流体可视化装置和方法。本技术的技术实现手段如下一种双极板流场流体可视化装置，包括双极板、摄像机和极板上的流场； 其特征在于还包括透明盖板、底板、气体供应装置和显色试纸；所述底板上双极板的流体进出口位置设有气体通道；在所述气体供应装置上装有各种流体测 量仪表，并在底板的出口端也设有测量仪表；使用时将双极板测试流场面上覆 盖湿润的显色试纸，后夹在透明盖板和底板中间通过紧固螺栓将其紧固，气体 供应装置通过调节装置调解后，将气体注入双极板上的流场内，通过用摄像机 进行记录。所述显色试纸根据注入流场内的气体的酸性或碱性，而相应的选用 酸性或碱性试纸；所述透明盖板为透明玻璃砖。所述调节装置包括减压阀、稳压阀和调节阀。所述各种测量仪表包括温度仪表、流量仪表、压力仪表。所述的双极板为单节双极板或叠加双极板。应用双极板流场流体可视化装置的方法a、 将双极板测试流场面朝上，夹在透明盖板和底板中间用紧固螺栓将其紧固；b、 在底板上双极板的流体进口端接上气体供应装置，通过调整调节装置进 行预先空白试验，确定供气压力和流量；c、 将双极板测试流场面上覆盖湿润的显色试纸，夹在透明盖板和底板中间 用紧固螺栓将其紧固；d、 打开高速高分辨摄像机，摄出流体在流场中运动和分布的状况。 还包括按照电池堆放置的常见方式，改变该装置的放置方式进行分别测试观察的步骤。还包括改变气体的压力、流量，后分别进行测试观察的步骤；所述的气体 为氨气或二氧化碳，相应的显色试纸可以是酚酞试纸或石蓝试纸。本技术主要解决了测试方法中流体选用以及观察方法问题，所采用的 流体和方法简单、实用，能更加准确、更加快速地观察到所需的结果，适于双 极板设计验证。由于其结构简单，不仅便于生产，而且成本非常低廉适于广泛 推广。附图说明图1为本技术的装置结构示意图。图中1、透明盖板，2、底板，3、双极板，4、流场，纸5、紧固 螺栓，6、摄像机，7、出口， 8、气体供应装置，9、调节装置，10、 显色试纸。具体实施方式如图1所示该双极板流场流体可视化装置，包括双极板3、摄像机6和极板 上的流场4透明盖板1、底板2、气体供应装置8和显色试纸10;底板2上双极 板3的流体进出口位置设有气体通道；在气体供应装置8上装有各种流体测量 仪表，在气体供应装置8出口设有调节装置9进行气体流量的控制，并在底板2 的出口端也设有测量仪表；其中透明盖板1为透明玻璃砖，调节装置9包括减 压阀、稳压阀和调节阀，各种测量仪表包括温度仪表、流量仪表、压力仪表， 显色试纸10根据注入流场4内的气体的酸性或碱性，而相应的选用酸性或碱性 试纸，这里气体选用氨气，显色试纸10选用酚酞试纸。在透明玻璃砖上加工有 螺栓孔，与底板用螺栓固定，双极板具有流场和进出口通道，与底板上加工的 道的进气道相连，也可以把底板加工成透明有机玻璃板，可以同时观察双极板 另一侧流场，这里仅观察一侧流场；其中氨气通过减压阀、流量调节阀、压力 计从底板2上的进口进入双极板3，出口7端可测量流量。例如选用双极板3有效面积为300cm2 、双极板流场通道体积为7ml的极板 进行测试。首先将双极板3测试流场面朝上，夹在透明盖板1和底板2中间用 紧固螺栓5将其紧固；后在底板2上双极板3的流体进口端接上气体供应装置8， 通过调整调节装置9 (即调节稳压阀和调节阀)，将压力和流量控制道预定位置， 进行预先空白试验，确定供气压力和流量；这里控制氨气压力为0.03MPa、流量 为0.4mVh，然后关闭调节阀，将装置拆开，将与流场宽度和长度相等的滤纸从 溶有酚酞的乙醇溶液中取出，并迅速摊开放在双极板3测试流场面上，夹在透 明盖板1和底板2中间用紧固螺栓5将其紧固，打开摄像机，然后打开氨气调 节阀，酚酞试纸遇氨气变红，颜色变化与氨气浓度有关系，氨气浓度与流场分 配特性相关，通过摄像机高速摄像记录，将把流场上试纸变色范围和变色的深 浅迅速记录，记录数据可以进行分析得出流场分配和流体运动特性。后根据电 池堆放置的常见方式，改变该装置的放置方式按照前面的步骤进行分别测试观 察；或根据气体的压力、流量，后分别进行测试观察，记录流体动态分布状况。以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范 围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本技术揭露的技术范 围内，根据本技术的技术方案及其专利技术构思加以等同替换或改变，都应涵 盖在本技术的保护范围之内。权利要求1、一种双极板流场流体可视化装置，包括双极板(3)、摄像机(6)和极板上的流场(4)；其特征在于还包括透明盖板(1)、底板(2)、气体供应装置(8)和显色试纸(10)；所述底板(2)上双极板(3)的流体进出口位置设有气体通道；在所述气体供应装置(8)上装有各种流体测量仪表，并在底板(2)的出口(7)端也设有测量仪表；使用时将双极板(3)测试流场(4)面上覆盖湿润的显色试纸(10)，后夹在透明盖板(1)和底板(2)中间通过紧固螺栓(5)将其紧固，气体供应装置(8)通过调节装置(9)调解后，将气体注入双极板(3)上的流场(4)内，通过用摄像机(6)进行记录。2、 根据权利要求1所述的双极板流场流体可视化装置，其特征在于所述显 色试纸(10)根据注入流场(4)内的气体的酸性或碱性，而相应的选用酸性或 碱性试纸。3、 根据权利要求1所述的双极板流场流体可视化装置，其特征在于所述透 明盖板(1)为透明玻璃砖。4、 根据权利要求l所述的双极板流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双极板流场流体可视化装置，包括双极板（３）、摄像机（６）和极板上的流场（４）；其特征在于还包括透明盖板（１）、底板（２）、气体供应装置（８）和显色试纸（１０）；所述底板（２）上双极板（３）的流体进出口位置设有气体通道；在所述气体供应装置（８）上装有各种流体测量仪表，并在底板（２）的出口（７）端也设有测量仪表；使用时将双极板（３）测试流场（４）面上覆盖湿润的显色试纸（１０），后夹在透明盖板（１）和底板（２）中间通过紧固螺栓（５）将其紧固，气体供应装置（８）通过调节装置（９）调解后，将气体注入双极板（３）上的流场（４）内，通过用摄像机（６）进行记录。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：侯中军，傅云峰，徐乃涛，明平文，
申请(专利权)人：新源动力股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：91[中国|大连]