燃料电池石墨板或碳扩散层材料电阻率的测量装置转让专利
申请号 : CN200410093107.1
文献号 : CN100582791C
文献日 : 2010-01-20
发明人 : 胡里清 , 夏雪均
申请人 : 上海神力科技有限公司
摘要 :
本发明提供了一种燃料电池石墨板或碳扩散层材料电阻率的测量装置，它包括机架、移动中间板、气缸、上绝缘板、上导电板、下绝缘板和下导电板。机架由顶板、底板和四根导柱固定连接组成。移动中间板设置在顶板和底板之间并穿套在四根导柱上可上下移动。气缸安装在底板上，其气缸顶杆与移动中间板的底面固定相连。上绝缘板设置在顶板下方与顶板固定相连。上导电板粘接在上绝缘板的下表面。下绝缘板设置在移动中间板上方与移动中间板固定相连。下导电板粘接在下绝缘板的上表面。本发明的装置结构简单，可以方便地移动，能方便、快速、准确地对石墨板或碳扩散层材料的电阻率进行测量，为确保石墨板或碳扩散层材料的生产质量和生产效率提供了有效保障。
权利要求 :
1、一种燃料电池石墨板或碳扩散层材料电阻率的测量装置，其特征在于：包括机架、移动中间板、气缸、上绝缘板、上导电板、下绝缘板和下导电板；所述的机架由顶板、底板和四根导柱固定连接组成，所述的移动中间板设置在顶板和底板之间并穿套在四根导柱上可上下移动，所述的气缸安装在底板上，其气缸顶杆与移动中间板的底面固定相连，所述的上绝缘板设置在顶板下方与顶板固定相连，所述的上导电板粘接在上绝缘板的下表面，所述的下绝缘板设置在移动中间板上方与移动中间板固定相连，所述的下导电板粘接在下绝缘板的上表面。
2、 如权利要求1所述的燃料电池石墨板或碳扩散层材料电阻率的测量装 置，其特征在于：所述的上绝缘板和下绝缘板均为环氧树脂板，所述的上导 电板和下导电板分别通过环氧树脂与上绝缘板和下绝缘板粘接相连。
3、 如权利要求1所述的燃料电池石墨板或碳扩散层材料电阻率的测量装 置，其特征在于：所述的下导电板为铜板，在铜板表面镀有一层金。
4、 如权利要求1所述的燃料电池石墨板或碳扩散层材料电阻率的测量装 置，其特征在于：所述的底板下装有至少三个滚轮。
5、 如权利要求1所述的燃料电池石墨板或碳扩散层材料电阻率的测量装 置，其特征在于：所述的气缸进气口上连接有气动开关，该气动开关外接空 压机。
说明书 :
燃料电池石墨板或碳扩散层材料电阻率的测量装置
技术领域
本发明涉及一种检测设备，尤其涉及一种燃料电池石墨板或碳扩散层材 料电阻率的测量装置。
背景技术
燃料电池是一种能够将燃料与氧化剂发生电化学反应时产生的化学能转
变成电能的装置。该装置的核心部件是膜电极（Membrane Electrode Assembly, 简称MEA)，膜电极由一张质子交换膜和夹在膜两面的两张可导电多孔性扩 散材料（如碳纸）组成，在质子交换膜与导电材料接触的两边界面上均匀分 布有细小分散的可引发电化学反应的催化剂（如金属铂）。膜电极两边用导 电物体将发生电化学反应过程中产生的电子通过外电路引出，就构成了电流 回路。
在膜电极的阳极端，燃料可以通过渗透穿过多孔性扩散材料（如碳纸）， 并在催化剂表面发生电化学反应，失去电子形成正离子，正离子可通过迁移 穿过质子交换膜，到达膜电极的另一端一阴极端。在膜电极的阴极端，含有氧 化剂（如氧气）的气体（如空气），通过渗透穿过多孔性扩散材料（如碳纸）， 并在催化剂表面发生电化学反应，得到电子形成负离子，该负离子进一步与 从阳极端迁移过来的正离子结合，形成反应产物。
在以氢气为燃料、以含有氧气的空气为氧化剂（或以纯氧为氧化剂）的 质子交换膜燃料电池中，燃料氢气在阳极区发生失去电子的催化电化学反应， 形成氢正离子（质子），其电化学反应方程式为：
H2—2H++2e
氧气在阴极区发生得到电子的催化电化学反应，形成负离子，该负离子进一 步与从阳极端迁移过来的氢正离子结合，形成反应产物水。其电化学反应方
程式为：l/202+2H++2e—H20
燃料电池中的质子交换膜除了用于发生电化学反应以及迁移交换反应中 产生的质子外，其作用还包括将含有燃料氢气的气流与含有氧化剂（氧气） 的气流分隔开来，使它们不会相互混合而产生爆炸式反应。
在典型的质子交换膜燃料电池中，膜电极一般放在两块导电的极板之间， 两极板上均开设有导流槽，因此又称作导流极板。导流槽开设在与膜电极接 触的表面上，通过压铸、冲压或机械铣刻形成，其数量在一条以上。导流极 板可以由金属材料制成，也可以由石墨材料制成。导流极板上的导流槽的作 用是将燃料或氧化剂分别导入膜电极两边的阳极区或阴极区。在一个质子交 换膜燃料电池单电池的构造中，只存在一个膜电极和两块导流极板，两块导 流极板分设在膜电极两边， 一个作为阳极燃料的导流极板，另一个作为阴极 氧化剂的导流极板。这两块导流极板既作为电流集流板，也是膜电极两边的 机械支撑。导流极板上的导流槽既是燃料或氧化剂进入阳极或阴极表面的通 道，也是将电池运行过程中生成的水带走的出水通道。
为了增大质子交换膜燃料电池的功率，通常将两个或两个以上的单电池 通过直叠的方式或平铺的方式连在一起组成电池组，或称作电池堆。这种电 池组通常通过前端板、后端板及拉杆紧固在一起成为一体。在电池组中，位 于两质子交换膜之间的极板的两面都设有导流槽，称为双极板。双极板的其 中一面作为一个膜电极的阳极导流面，另一面则作为另一个相邻膜电极的阴 极导流面。 一个典型的电池组通常还包括：1)、燃料及氧化剂气体的进口和 导流通道。其作用是将燃料（如氢气、甲醇或由甲醇、天然气、汽油经重整 后得到的富氢气体）和氧化剂（主要是氧气或空气）均匀地分布到各个阳极、 阴极面的导流槽中；2)、冷却流体（如水）的进、出口与导流通道。其作用 是将冷却流体均匀地分布到各个电池组内的冷却通道中，吸收燃料电池内产
生的反应热并将其带出电池组进行散热；3)、燃料与氧化剂气体的出口与导
流通道。其作用是将没有参与反应的多余燃料气体和氧化剂排出，同时将反 应生成的液态或气态的水带出。上述燃料进出口、氧化剂进出口和冷却流体 的进出口通常都开设在燃料电池组的一个端板上或分别开设在两个端板上。 质子交换膜燃料电池可用作车、船等运载工具的动力系统，又可制作成手提式、移动式或固定式的发电装置。
在燃料电池中， 一般用石墨板或碳扩散层材料作为导电的电极板。由于 质子交换膜燃料电池是一种大电流输出的电池，这就要求作为电极板的石墨 板或碳扩散层材料必须具有低的电阻率，否则会有大量的能量消耗在石墨板 或碳扩散层材料上，影响燃料电池的性能。为了准确知道石墨板或碳扩散层 材料的电阻率，确保石墨板或碳扩散层材料的生产质量，必须对生产出来的 石墨板或碳扩散层材料的电阻率进行及时准确的测量。
变成电能的装置。该装置的核心部件是膜电极（Membrane Electrode Assembly, 简称MEA)，膜电极由一张质子交换膜和夹在膜两面的两张可导电多孔性扩 散材料（如碳纸）组成，在质子交换膜与导电材料接触的两边界面上均匀分 布有细小分散的可引发电化学反应的催化剂（如金属铂）。膜电极两边用导 电物体将发生电化学反应过程中产生的电子通过外电路引出，就构成了电流 回路。
在膜电极的阳极端，燃料可以通过渗透穿过多孔性扩散材料（如碳纸）， 并在催化剂表面发生电化学反应，失去电子形成正离子，正离子可通过迁移 穿过质子交换膜，到达膜电极的另一端一阴极端。在膜电极的阴极端，含有氧 化剂（如氧气）的气体（如空气），通过渗透穿过多孔性扩散材料（如碳纸）， 并在催化剂表面发生电化学反应，得到电子形成负离子，该负离子进一步与 从阳极端迁移过来的正离子结合，形成反应产物。
在以氢气为燃料、以含有氧气的空气为氧化剂（或以纯氧为氧化剂）的 质子交换膜燃料电池中，燃料氢气在阳极区发生失去电子的催化电化学反应， 形成氢正离子（质子），其电化学反应方程式为：
H2—2H++2e
氧气在阴极区发生得到电子的催化电化学反应，形成负离子，该负离子进一 步与从阳极端迁移过来的氢正离子结合，形成反应产物水。其电化学反应方
程式为：l/202+2H++2e—H20
燃料电池中的质子交换膜除了用于发生电化学反应以及迁移交换反应中 产生的质子外，其作用还包括将含有燃料氢气的气流与含有氧化剂（氧气） 的气流分隔开来，使它们不会相互混合而产生爆炸式反应。
在典型的质子交换膜燃料电池中，膜电极一般放在两块导电的极板之间， 两极板上均开设有导流槽，因此又称作导流极板。导流槽开设在与膜电极接 触的表面上，通过压铸、冲压或机械铣刻形成，其数量在一条以上。导流极 板可以由金属材料制成，也可以由石墨材料制成。导流极板上的导流槽的作 用是将燃料或氧化剂分别导入膜电极两边的阳极区或阴极区。在一个质子交 换膜燃料电池单电池的构造中，只存在一个膜电极和两块导流极板，两块导 流极板分设在膜电极两边， 一个作为阳极燃料的导流极板，另一个作为阴极 氧化剂的导流极板。这两块导流极板既作为电流集流板，也是膜电极两边的 机械支撑。导流极板上的导流槽既是燃料或氧化剂进入阳极或阴极表面的通 道，也是将电池运行过程中生成的水带走的出水通道。
为了增大质子交换膜燃料电池的功率，通常将两个或两个以上的单电池 通过直叠的方式或平铺的方式连在一起组成电池组，或称作电池堆。这种电 池组通常通过前端板、后端板及拉杆紧固在一起成为一体。在电池组中，位 于两质子交换膜之间的极板的两面都设有导流槽，称为双极板。双极板的其 中一面作为一个膜电极的阳极导流面，另一面则作为另一个相邻膜电极的阴 极导流面。 一个典型的电池组通常还包括：1)、燃料及氧化剂气体的进口和 导流通道。其作用是将燃料（如氢气、甲醇或由甲醇、天然气、汽油经重整 后得到的富氢气体）和氧化剂（主要是氧气或空气）均匀地分布到各个阳极、 阴极面的导流槽中；2)、冷却流体（如水）的进、出口与导流通道。其作用 是将冷却流体均匀地分布到各个电池组内的冷却通道中，吸收燃料电池内产
生的反应热并将其带出电池组进行散热；3)、燃料与氧化剂气体的出口与导
流通道。其作用是将没有参与反应的多余燃料气体和氧化剂排出，同时将反 应生成的液态或气态的水带出。上述燃料进出口、氧化剂进出口和冷却流体 的进出口通常都开设在燃料电池组的一个端板上或分别开设在两个端板上。 质子交换膜燃料电池可用作车、船等运载工具的动力系统，又可制作成手提式、移动式或固定式的发电装置。
在燃料电池中， 一般用石墨板或碳扩散层材料作为导电的电极板。由于 质子交换膜燃料电池是一种大电流输出的电池，这就要求作为电极板的石墨 板或碳扩散层材料必须具有低的电阻率，否则会有大量的能量消耗在石墨板 或碳扩散层材料上，影响燃料电池的性能。为了准确知道石墨板或碳扩散层 材料的电阻率，确保石墨板或碳扩散层材料的生产质量，必须对生产出来的 石墨板或碳扩散层材料的电阻率进行及时准确的测量。
发明内容
本发明的目的，就是为了提供一种能方便快捷地测量石墨板或碳扩散层 材料的电阻率的燃料电池石墨板或碳扩散层材料电阻率的测量装置，以确保 石墨板或碳扩散层材料的质量。
本发明的目的是这样实现的： 一种燃料电池石墨板或碳扩散层材料电阻 率的测量装置，包括机架、移动中间板、气缸、上绝缘板、上导电板、下绝 缘板和下导电板；所述的机架由顶板、底板和四根导柱固定连接组成，所述 的移动中间板设置在顶板和底板之间并穿套在四根导柱上可上下移动，所述 的气缸安装在底板上，其气缸顶杆与移动中间板的底面固定相连，所述的上 绝缘板设置在顶板下方与顶板固定相连，所述的上导电板粘接在上绝缘板的 下表面，所述的下绝缘板设置在移动中间板上方与移动中间板固定相连，所 述的下导电板粘接在下绝缘板的上表面。
所述的上绝缘板和下绝缘板均为环氧树脂板，所述的上导电板和下导电 板分别通过环氧树脂与上绝缘板和下绝缘板粘接相连。
所述的下导电板为铜板，在铜板表面镀有一层金。
所述的底板下装有至少三个滚轮。
所述的气缸进气口上连接有气动开关，该气动开关外接空压机。 本发明燃料电池石墨板或碳扩散层材料电阻率的测量装置结构简单，可 以方便地移动，能方便、快速、准确地对石墨板或碳扩散层材料的电阻率进 行测量，为确保石墨板或碳扩散层材料的生产质量和生产效率提供了有效保障。附图说明
图1为本发明燃料电池石墨板或碳扩散层材料电阻率的测量装置的立体
结构图；
图2为本发明燃料电池石墨板或碳扩散层材料电阻率的测量装置另一视 角的立体结构图。
本发明的目的是这样实现的： 一种燃料电池石墨板或碳扩散层材料电阻 率的测量装置，包括机架、移动中间板、气缸、上绝缘板、上导电板、下绝 缘板和下导电板；所述的机架由顶板、底板和四根导柱固定连接组成，所述 的移动中间板设置在顶板和底板之间并穿套在四根导柱上可上下移动，所述 的气缸安装在底板上，其气缸顶杆与移动中间板的底面固定相连，所述的上 绝缘板设置在顶板下方与顶板固定相连，所述的上导电板粘接在上绝缘板的 下表面，所述的下绝缘板设置在移动中间板上方与移动中间板固定相连，所 述的下导电板粘接在下绝缘板的上表面。
所述的上绝缘板和下绝缘板均为环氧树脂板，所述的上导电板和下导电 板分别通过环氧树脂与上绝缘板和下绝缘板粘接相连。
所述的下导电板为铜板，在铜板表面镀有一层金。
所述的底板下装有至少三个滚轮。
所述的气缸进气口上连接有气动开关，该气动开关外接空压机。 本发明燃料电池石墨板或碳扩散层材料电阻率的测量装置结构简单，可 以方便地移动，能方便、快速、准确地对石墨板或碳扩散层材料的电阻率进 行测量，为确保石墨板或碳扩散层材料的生产质量和生产效率提供了有效保障。附图说明
图1为本发明燃料电池石墨板或碳扩散层材料电阻率的测量装置的立体
结构图；
图2为本发明燃料电池石墨板或碳扩散层材料电阻率的测量装置另一视 角的立体结构图。
具体实施方式
请参见图1,配合参见图2。本发明燃料电池石墨板或碳扩散层材料电阻 率的测量装置，包括机架l、移动中间板2、气缸3、上绝缘板4、上导电板5、 下绝缘板6和下导电板7。机架1由顶板11、底板12和四根导柱13固定连 接组成，底板12下装有三个或四个滚轮121,以利于装置的移动。移动中间 板2设置在顶板和底板之间并穿套在四根导柱上可上下移动。气缸3安装在 底板12上，其气缸顶杆31与移动中间板2的底面固定相连，在气缸进气口 上连接有气动开关32，该气动开关外接空压机。上绝缘板4为环氧树脂板， 其设置在顶板下方通过四个螺钉与顶板固定相连。上导电板5通过环氧树脂 粘接在上绝缘板的下表面，在其一端面设有两接线端口，用于通过螺栓与电 缆连接。下绝缘板6为环氧树脂板，其设置在移动中间板上方通过四个螺钉 与移动中间板固定相连。下导电板7为铜板，铜板表面镀有一层金，下导电 板7通过环氧树脂粘接在下绝缘板的上表面，在其一端面设有两接线端口， 用于通过螺栓与电缆连接。该两接线端口的朝向与上导电板5上的两接线端 口的朝向不在同一方向。
本发明燃料电池石墨板或碳扩散层材料电阻率的测量装置的工作过程原 理可结合图1、图2说明如下：
当测量装置上两导电板分别与电缆连接好后，首先将连接空压机的气动 开关32的手把向左转使气缸活塞回縮，带动由4根导柱13引向的移动中间 板2向下移动至气缸行程结束，使移动中间板2与顶板11之间形成一操作空 间。接着将待测石墨板或碳扩散层材料安放在下导电板上，然后将气动开关32 的手把向右转使气缸活塞带动移动中间板2向上运动，将石墨板或碳扩散层材料紧密压合在上、下导电板之间。接通电源，即可对石墨板或碳扩散层材 料的电导率进行测量。
本发明燃料电池石墨板或碳扩散层材料电阻率的测量装置的工作过程原 理可结合图1、图2说明如下：
当测量装置上两导电板分别与电缆连接好后，首先将连接空压机的气动 开关32的手把向左转使气缸活塞回縮，带动由4根导柱13引向的移动中间 板2向下移动至气缸行程结束，使移动中间板2与顶板11之间形成一操作空 间。接着将待测石墨板或碳扩散层材料安放在下导电板上，然后将气动开关32 的手把向右转使气缸活塞带动移动中间板2向上运动，将石墨板或碳扩散层材料紧密压合在上、下导电板之间。接通电源，即可对石墨板或碳扩散层材 料的电导率进行测量。