专利名称：燃料电池单电池的测试治具的制作方法
技术领域：
本发明为一种燃料电池的测试治具，特别是有关于一种用以测试燃料电池单电池的测试治具结构，同时也可以作为展示单电池性能使用。
背景技术：
燃料电池(Fuel Cell)是一种电化学反应，直接利用含氢燃料和空气产生电力的装置。由于燃料电池具有低污染、高效率、高能量密度等优点，故成为近年来各国研发和推广的对象。在各种燃料电池中，质子交换膜燃料电池(PEMFC)的操作温度较低，起动迅速，体积与重量的能量密度较高，因而最具产业价值。
图1中显示了一典型燃料电池的基本组成构件分解时的侧视示意图。该燃料电池单电池主要包括有一质子交换膜10、一阳极触媒层11、一阴极触煤层12、一阳极气体扩散层13、一阴极气体扩散层14。其中该质子交换膜10、一阳极触媒层11、一阴极触媒层12构成了膜电极组总成100(Membrane ElectrodeAssembles，MEA)，该阳极触媒层11及阴极触媒层12别涂布在质子交换膜10的上侧面及下侧面，再将该阳极气体扩散层13、阴极气体扩散层14与质子交换膜10叠置结合。而在另一种结构中，该阳极触媒层12亦可形成在阳极气体扩散层13的下侧面，而阴极触媒层12可形成在阴极气体扩散层14的上侧面，然后再将阳极气体扩散层13、阴极气体扩散层14、与质子交换膜10叠置结合。在实际的应用中，该燃料电池是结合了复数个双极板、端板、锁固构件等而构成燃料电池组，以供应电能。
为对该燃料电池的各项性能进行测试，一般会以燃料电池单电池进行测试单体。在现有的燃料电池单电池的测试技术中，是直接以连接线连接于片电池的端板，因此会遇到阻抗变数的问题。为解决此一问题，现有技术中大都是在端板表面镀上一层金或低电阻的材料予以解决。此种已用技术，不仅徒增材料处理上的麻烦、且在降低阻抗值的效果上亦不一定有效。
发明目的本发明的主要目的是提供一种燃料电池的测试治具结构，由该测试治具的辅助，以进行该燃料电池的各项电池性能测试。
本发明的另一目的是提供一种测试燃料电池单电池的测试治具结构，其结构设计是针对燃料电池单电池的各项电池性能进行测试，以在设定可控制的参数条件下，模拟出该燃料电池单电池的实际性能。
本发明的另一目的在改良单电池组的气体进出口，使构造简易，结合良好。
本发明的又一目的在改良单电池组的电压量测，使量测准确，减少误差。
本发明的又一目的在改良单电池组的绝缘情况，使绝缘良好，减少电池组与测试或展示台面的短路机会。
本发明的又一目的在改良单电池组的组装作业，使组装容易，减少操作时间。
本发明的又一目的在降低单电池组的整体制作成本，并容易大量制造。
为了达到上述的发明目的，在本发明实施例的测试治具结构中是包括有一阳极碳板、一阴极碳板、一阳极端板、一阴极端板、一阳极绝缘板、一阴极绝缘板、一锁固结构。其中该阳极端板及阴极端板可分别连接导线，在该阳极端板开设有一氢气入口及一氢气出口，以作为氢气源通入至该单电池内部的通道，而在阴极端板开设有一空气入口及一空气出口，以作为空气源通入至该单电池内部的通道。在该阳极端板上可设置有一阳极绝缘板，而在该阴极端板下可设置有一阴极绝缘板。较佳地，该阳极碳板及阴极碳板中开设有温度感测元件插孔及加热元件插孔，可分别供温度以测元件及加热元件插置入，以作为该燃料电池单电池在进行测试时的温度感测及温度控制之用。
再者，该阳极绝缘板及阴极绝缘板的至少一侧缘是延伸出一区段，使其侧缘凸伸出该阳极碳板及阴极碳板的侧缘一适当距离。
由上述的本发明的燃料电池单电池测试治具，使得本发明可以直接量测单电池中的碳板(流场板)的信号，如此可以降低端板与流场板间的阻抗变数，而使测试所得的单电池性能数据更为精准确实。且经由此一测试治具的结构设计，使得该端板的表面不再需要以镀金处理来降低阻抗，使本发明更具产业上的利用价值。
图1是显示一习知燃料电池的基本组成构件于分解时的侧视示意图；图2是显示本发明各组成构件于组立后的立体图；图3是显示本发明于各组成构件分离时的立体分解图；图4～图8是显示本发明于组立各构件时的立体图；图9是显示本发明在进行燃料电池单电池的各项性能测试时的连接示意图。符号说明100 膜电极组总成10 质子交换膜11 阳极触媒层 12 阴极触媒层13 阳极气体扩散层 14 阴极气体扩散层15 阳极碳板151 温度成测元件插孔152 加热元件插孔16 阴极碳板161 温度感测元件插孔162 加热元件插孔17 阳极端板171 螺孔172 螺栓173 氢气入口174 氢气出口175、176 螺接头18 阴极端板181 螺孔182 螺栓183 空气入口184 空气出口185、186 螺接头
19 阳极绝缘板 20阴极绝缘板21 锁固螺栓 22热塑材料绝缘层23 螺帽 31、32氢气管线33、34 空气管线 41、42导线51 温度感测元件 52导线53 加热元件 54导线61 温度感测元件 62导线63 加热元件 64导线具体实施方式
参阅图2所示，其是显示本发明的立体图，而图3是显示本发明各组成构件的五位分解图。如图所示，本发明的燃料电池单电池测试治具，是可用来测试一燃料电池单电池的各项性能。
该燃料电池单电池中亦包括有一膜电极组总成100、以及分别配置在该膜电极组总成100两侧的阳极气体扩散层13及阴极气体扩散层14，其中该膜电极组总成100与图1所示的已知结构相同，亦包括有一质子交换膜10、一阳极触媒层11及一阴极触媒层12。
在该阳极气体扩散层13的右侧面(第一侧面)设有一阳极碳板15，作为该单电池的阳极流场板。且该阳极碳板15中开设有至少一温度感测元件插孔151及加热元件插孔152，可分别供温度感测元件及加热元件插置入，以作为该燃料电池单电池在进行测试时的温度感测及温度控制之用。
相同地，在该阴极气体扩散层14的左侧面设有一阴极碳板16，作为该单电池的阴极流场板。且该阴极碳板16中开设有一温度感测元件插孔161及一加热元件插孔62，可分别供一温度感测元件及一加热元件插置入，以作为该燃料电池单电池在进行测试时的温度感测及温度控制之用。
在该阳极碳板15的右侧面设有一阳极端板17，在该阳极端板17中开设有螺孔171，可供习用的螺栓172螺合，以作为导线连接之用。此外，在该阳极端板17的板面结构中开设有一氢气入口173及一氢气出口174，以作为氢气源通入至该单电池内部的通道。该氢气入口173及氢气出口174是分别螺合一螺接头175、176，以便于连接氢气管线。该氢气源可为氢气或是含氢气体。
相同地，在该阴极碳板164右侧面设有一阴极端板18，在该阴极端板18中开设有螺空181，可供习用的螺栓182螺合，以作为导线连接之用。此外，在该阴极端板18的板面结构中开设有一空气入口183及一空气出口184，以作为空气源通入至该单电池内部的通道。该空气入口183及空气出口184是分别螺合一螺接头185、186，以便于连接空气管线。该空气源可为一般空气或是氧气源。
在该阳极端板17的右侧面设有一阳极绝缘板19，且在阴极端板18的左侧面亦设有一阴极绝缘板20，以作为绝缘之用。阳极绝缘板19的中央区域是形成镂空区域，使得该螺合于阳极端板17的螺接头175、176可螺合凸伸。该阴极绝缘板20的中央区域亦是形成镂空区域，使得该螺合于阴极端板18的螺接头185、186可螺合凸伸。
较佳地，该阳极绝缘板19与阴极绝缘板20的其中一对应侧缘最好能向外延伸出一区段，使其侧缘较前述各构件的侧缘为长。如此可使整个单电池在放立在工作台上或测试机台上时，可由该凸伸适当长度的阳极绝缘板19与阴极绝缘板20而支撑，而不致使该阳极碳板、阴极碳板或其它构件受到碰撞或触及。
在组立前述各构件时，是可由已用的锁固结构予以锁固组立。参阅图4～8所示，是显示本发明于组立各构件时的立体图。首先，可将复数支住固螺栓21的一端贯穿过阴极绝缘板20与阴极端板18在各侧缘所预设的对应贯孔(如图4所示)。各个锁固螺栓21的外环是被覆有一热塑材料所形成的绝缘层22，以达到绝缘的目的。
在完成上述之组立程序后，即可如图5～8所示，依序将阴极碳板16、阴极气体扩散层14、膜电极组总成100、阳极气体扩散层13、阳极碳板15、阳极端板17、阳极绝缘板19对准组立，再以习用的螺帽23螺合于该锁固螺栓21，以完成燃料电池单体治具的各构件的组立。最后，再将螺接头185、186螺合于阴极端板18、以及将螺接头175、176螺合于阳极端板17，即完成如图2所示的立体结构。
参见图9所示，其是显示本发明在进行燃料电池单电池的各项性能测试时的连接示意图。其是将氢气管线31、32分别连接于螺接头175、176，以供应该燃料电池单电池操作所需的氢气，而空气管线33、34是分别连接于螺接头185、186，以供应该燃料电池单电池操作所需的空气。
以导线41、42分别由螺栓172、182连接至阳极端板17及阴极端板18，以供量测该燃料电池单电池在阳极及阴极间的各项电气信号(例如电压、电流、阻抗值)。该各项电气信号可被送至一电脑装置中或一控制器中，以作为数值的记录及分析。
阳极碳板15的温度感测元件插孔151中可插置。一温度感测元件51，并连接一导线52，以将所量测到的温度信号送至量测与控制器中。而为了要控制该燃料电池单电池于操作时所需的温度，在该阳极碳板15的加热元件插孔52中亦可补置入一加热元件53，并连接一导线54，以使控制器得以经由城加热元件53达到加热的功能。
相同地，在阴极碳板16的温度感测元件插孔中亦可插置入一温度以测元件61，并连接一导线62。在该阴极碳板16的加热元件插孔162中亦可插置入一加热元件63，并连接一导线64。
由上述的本发明的燃料电池单电池测试治具，使得本发明可以直接量测单电池中的碳板(流场板)的信号，如此可以降低端板与流场板间的阻抗变数，而使测试所得的单电池性能数据更为精准确实。且经由此一测试治具的结构设计，使得该端板的表面不再需要以镀金处理来降低阻抗，使本发明更具产业上的利用价值。
惟以上的实施例说明，仅为本发明的较佳实施例说明，凡习于此项技术者当可依据本发明的上述实施例说明而作其它种种的改良及变化。然而这些依据本发明实施例所作的种种改良及变化，当仍属于本发明的创作精神及所界定的专利范围内。
权利要求
1.一种燃料电池单电池的测试治具，用以测试一燃料电池单电池的电池性能，该测试治具包括有一阳极碳板，设至在该燃料电池单电池的第一侧面，该阳极碳板中开设有至少一温度感测元件插孔及加热元件插孔，可分别供温度感测元件及加热元件插置入；一阴极碳板，设置在该燃料电池单电池的第二侧面，该阴极碳板中开设有至少一温度感测元件插孔及加热元件插孔，可分别供温度感测元件及加热元件插置入；一阳极端板，设里在该阳极碳板的第一侧面，在该阴极端板中开设有螺孔，可供一螺栓螺合，以作为导线连接之用，在该阳极端板的右侧面开设有一氢气入口及一氢气出口，以作为氢气源通入至该单电池内部的通道；一阴极端板，设置在该阴极碳板的第二侧面，在该阴极端板中开设有螺孔，可供一螺栓螺合，以作为导线连接之用，在该阴极端板的右侧面开设有一空气入口及一空气出口，以作为空气源通入至该单电池内部的通道；一阳极绝缘板，设置在该阳极端板的第一侧面；一阴极绝缘板，设置在该阴极端板的第二侧面；一锁固结构，用以将前述各构件对准锁固组立。
2.如权利要求1所述燃料电池单电池的测试治具，其特征在于，该燃料电池单电池是包括有一质子交换膜、一阳极气体扩散层、一阴极气体扩散层，在该质子交换膜与阳极气体扩散层之间具有一阳极触媒层，而在该质子交换膜与阴极气体扩散层之间具有一阴极触媒层。
3.如权利要求1所述燃料电池单电池的测试治具，其特征在于，该阳极碳板与阴极碳板更开设有至少一温度感测元件插孔，以供一温度感测元件插置入。
4.如权利要求1所述燃料电池单电池的测试治具，其特征在于，该阳极碳板与阴极碳板更开设有至少一加热元件插孔，以供一加热元件插置入。
5.如权利要求1所述燃料电池单电池的测试治具，其特征在于，该阳极端板及阴极端板是以金属材料所制成。
6.如权利要求1所述燃料电池单电池的测试治具，其特征在于，该阳极绝缘板及防极绝缘板的至少一侧缘是延伸出一区段，使其侧缘凸伸出该阳极碳板及阴极碳板的侧缘一适当距离。
7.如权利要求1所述燃料电池单电池的测试治具，其特征在于，该锁固结构是包括有复数支螺栓及复数个开设在各构件叠合相对应处的贯孔，该螺栓可—一地贯穿该贯孔后，以螺帽予以螺固。
8.如权利要求4所述燃料电池单电池的测试治具，其特征在于，该锁固螺栓外环是被覆有一热塑材料所形成的绝缘层。
9.如权利要求1所述燃料电池单电池的测试治具，其特征在于，该氢气源为氢气或是含氢气体。
10.如权利要求1所述燃料电池单电池的测试治具，其特征在于，该空气源是为空气或氧气源。
全文摘要
一种燃料电池单电池的测试治具，用以测试一燃料电池单电池的电池性能，该测试治具结构包括有一阳极碳板、一阴极碳板一阳极端板、一阴极端板、一阳极绝缘板、一阴极绝缘板、一锁固结构。该阳极碳板及阴极碳板中开数有温度感测元件插孔及加热元件插孔，可分别供温度感测元件及加热元件插置入，而该阳极端板及阴极端板可分别连接导线，在该阳极端板开设有一氢气入口及一氢气出口，以作为氢气源通入至该单电池内部的通道，而在阴极端板开设有一空气入口及一空气出口，以作为空气源通入至该单电池内部的通道。在该阳极端板上可设置有一阳极绝缘板，而在该阴极端板下可设置有一阴极绝缘板。
文档编号G01R31/36GK1536369SQ0310939
公开日2004年10月13日 申请日期2003年4月8日 优先权日2003年4月8日
发明者徐耀升 申请人:亚太燃料电池科技股份有限公司