【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池的领域，具体涉及一种可避免冷凝的燃料电池直接可视化测试装置。
技术介绍
1、燃料电池以其高能量密度、功率密度、低噪音和零排放等优点，在汽车、航空等领域展现出巨大的应用潜力。水的输运是燃料电池电化学反应的唯一产物，涉及冷凝、蒸发、电渗拖曳和反扩散等过程。脱水的膜电极会导致高阻抗，而流场内部水分过多可能导致燃料电池的失活。因此，有效的水管理对燃料电池性能和耐久性至关重要。流场的主要作用是在膜电极上均匀分配反应物，并高效排出液态水。利用可视化燃料电池装置分析液态水在流场内的传输过程和分布状态，是研究水管理问题并进一步优化电池流场的重要方法。目前关键问题是，能否开设一个可视化窗口可以观测到膜电极表面与流道的结构，且不对流场内部传输过程产生干扰。然而，目前应用的可视化燃料电池可视化测试装置存在以下缺点与局限性：(1)可视化窗口内外两侧温差较大，窗口内侧面向流场的温度，外侧为环境温度。内外温差过大会导致窗口内侧发生凝结现象，直接对流场内部气液两相的传输产生干扰，并且影响流场实际的传输过程。(2)目前可观测的流场类型主要为沟脊型流场，而对于金属泡沫流场可视化观测的设计方案尚存在诸多缺陷。因此，开发出适用于不同类型流场并且能够真实还原流道内的水分传输特征的可视化测试装置，必然成为燃料电池研究领域之所求。
2、申请号为：cn202211414265.7的专利技术专利，公开了一种燃料电池可视化测试装置，设计了沟脊流场燃料电池的可视化测试装置。该设计方案用于金属泡沫流场后无法有效将电流导出，无法满足新型流场的放电需求
技术实现思路
1、针对目前燃料电池可视化装置存在的缺陷，本专利技术的目的是，提供一种可避免凝结现象发生的燃料电池可视化测试装置。
2、燃料电池可视化测试装置包括：阳极端板、阳极集流板、阳极石墨板、膜电极组件、金属流场板、金属泡沫、以及阴极端板，其技术方案是：
3、金属流场板的中心开有六边形镂空通道，六边形镂空区域的两侧设有导电区。阴极端板的中心开有矩形镂空通道，阴极端板矩形镂空通道的一面加工有矩形凹槽；另一面矩形镂空通道的四边加工有坡口。视窗保护套将可视窗体封装后放置在矩形凹槽内，组装后视窗密封垫与可视窗体呈同一平面，阴极端板贴合在此平面上进行密封，防止矩形镂空通道内的气液泄露。可视窗体和封装端板均为透明体，由可视窗体与封装端板组合形成恒温室。在阴极端板的四个端面对称分别设有恒温气体进气口和恒温气体排气口、以及反应物进气口和反应物排气口，两对进、排气口与阴极端板矩形镂空通道的内壁相通。阳极端板、阳极集流板、阳极石墨板、膜电极组件、金属流场板、金属泡沫、视窗密封垫、可视窗体、窗口保护套、阴极端板、以及封装端板依次紧固密封。
4、进一步的，金属流场板镂空通道两侧的导电区与金属泡沫贴合在一起，其中金属泡沫在位于金属流场板导电区的部分被压缩，防止反应物及液态水进入金属流场板镂空通道的导电区。由金属流场板和金属泡沫组合形成金属泡沫流场，并作为可视化燃料电池单元。恒温气体由恒温气体进气口进入恒温室，维持可视窗体温度一致，恒温气体不断经排气口排出。
5、本专利技术的特点及产生的有益效果是：
6、(1)通过将阴极端板设计成凹槽结构以形成恒温室，可有效解决因可视化窗口内外两侧温度不一致而导致起雾的问题，可避免视窗内冷凝影响光学成像的缺陷。从而真实还原液态水在燃料电池流道内的传输特征与分布状态，有效提高了测试的精度。
7、(2)将金属流场板划分为镂空可视区与导电区，基于金属泡沫物理性质，通过压缩变形在导电区凸台处形成密封截面，在不影响流场面积的条件下，有效解决金属泡沫电流无法导出问题。
8、(3)燃料电池可视化测试装置结构简单，加工成本低和具有普适性等优点，可以通过改造金属流场板的高度和形状，推广到不同流场的燃料电池在线工作的可视化测试实验。
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1.燃料电池可视化测试装置，包括：阳极端板、阳极集流板、阳极石墨板、膜电极组件、金属流场板、金属泡沫、以及阴极端板，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的燃料电池可视化测试装置，其特征在于：所述金属流场板镂空通道两侧的导电区与所述金属泡沫贴合在一起，其中金属泡沫在位于金属流场板导电区的部分被压缩，防止反应物及液态水进入金属流场板镂空通道的导电区，由金属流场板和金属泡沫组合形成金属泡沫流场，并作为可视化燃料电池单元。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池可视化测试装置，其特征在于：所述金属流场板镂空通道两侧的导电区为凸台结构，凸台的高度与所述金属泡沫被完全压缩后的厚度一致，被压缩后的金属泡沫在凸台区形成密封面，以避免反应物和液态水进入金属流场板的导电区，金属泡沫流场的有效面积等于金属泡沫流场六边形镂空通道的面积。
4.根据权利要求1所述的燃料电池可视化测试装置，其特征在于：所述窗口保护套外框尺寸与所述阴极端板矩形镂空通道矩形凹槽的尺寸相等，并且阴极端板矩形镂空通道的宽度大于所述金属泡沫未被压缩的部分，所述金属流场板镂空通道与金属泡沫未被压缩的部分
5.根据权利要求1所述的燃料电池可视化测试装置，其特征在于：所述阴极端板矩形镂空通道坡口与水平面的夹角小于60°，以有效避免拍摄过程中造成阴影。
6.根据权利要求1所述的燃料电池可视化测试装置，其特征在于：所述金属流场板表面经镀金处理，以有效降低金属流场板与所述金属泡沫之间的接触电阻，金属流场板设有导电接口，直接与负载连接。
7.根据权利要求1所述的燃料电池可视化测试装置，其特征在于：所述可视窗体和封装端板采用的是石英玻璃；或者是有机玻璃；或者是聚苯乙烯；或者是聚碳酸酯。
8.根据权利要求1所述的燃料电池可视化测试装置，其特征在于：所述视窗密封垫和视窗保护套的材质是环氧树脂；或者是氟橡胶，所述金属泡沫是泡沫镍；或者是泡沫铜；或者是泡沫碳。
9.根据权利要求1所述的燃料电池可视化测试装置，其特征在于：所述阳极端板、阳极集流板、阳极石墨板、膜电极组件、金属流场板、视窗密封垫、阴极端板、封装端板，均设有统一的定位孔(12)，通过螺栓紧固密封。
10.根据权利要求1所述的燃料电池可视化测试装置，其特征在于：所述金属流场板中心的六边形镂空通道，其中六条边的边长尺寸两两对称。
...【技术特征摘要】
1.燃料电池可视化测试装置，包括：阳极端板、阳极集流板、阳极石墨板、膜电极组件、金属流场板、金属泡沫、以及阴极端板，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的燃料电池可视化测试装置，其特征在于：所述金属流场板镂空通道两侧的导电区与所述金属泡沫贴合在一起，其中金属泡沫在位于金属流场板导电区的部分被压缩，防止反应物及液态水进入金属流场板镂空通道的导电区，由金属流场板和金属泡沫组合形成金属泡沫流场，并作为可视化燃料电池单元。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池可视化测试装置，其特征在于：所述金属流场板镂空通道两侧的导电区为凸台结构，凸台的高度与所述金属泡沫被完全压缩后的厚度一致，被压缩后的金属泡沫在凸台区形成密封面，以避免反应物和液态水进入金属流场板的导电区，金属泡沫流场的有效面积等于金属泡沫流场六边形镂空通道的面积。
4.根据权利要求1所述的燃料电池可视化测试装置，其特征在于：所述窗口保护套外框尺寸与所述阴极端板矩形镂空通道矩形凹槽的尺寸相等，并且阴极端板矩形镂空通道的宽度大于所述金属泡沫未被压缩的部分，所述金属流场板镂空通道与金属泡沫未被压缩的部分作为金属泡沫流场，从而可对燃料电池内金属泡沫流场进行可观化观测及...
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