一种可以同时检测多个膜电极气密性的检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种膜电极检测设备，具体涉及一种可以同时检测多个膜电极气密性的检测装置。


背景技术：

2.燃料电池(fuel cell)是一种主要透过氧气或其他氧化剂进行氧化还原反应，把燃料中的化学能转换成电能的发电装置。最常见的燃料为氢气，其他燃料来源来自于任何能分解出氢气的碳氢化合物，例如天然气、醇、和甲烷等。燃料电池有别于原电池，优点在于透过稳定供应氧气和燃料来源，即可持续不间断的提供稳定电力，直至燃料耗尽，不像一般非充电电池一样用完就丢弃，也不像充电电池一样，用完须继续充电，也因此透过电堆串连后，可以成为发电量百万瓦(mw)级的发电装置。
3.膜电极mea是燃料电池的核心部件，其质量高低影响整个燃料电池的性能。膜电极除传质作用外，还要具备防止燃料电池两端的氢气和空气相互穿过的作用，以免气体混合发生爆炸。所以膜电极的气密性至关重要，是膜电极mea生产质量把关的重要环节。在实际生产下，必须对每一张膜电极的气密性进行检测，严格把关，以确保每一张膜电极的气密性达标。
4.中国专利cn100504331c公开了燃料电池膜电极的真空检漏装置，包括机架、移动中间板、气缸、固定检测板、活动检测板、真空表和旋阀；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，其活塞杆与移动中间板的地面固定相连；固定检测板安装在顶板下，其底部装有与膜电极外围非活性密封区域形状相对应的o形密封圈；活动检测板安放在移动中间板上可推进拉出，其上装有与膜电极外围非活性密封区域形状相对应的o形密封圈。现有技术中公开的真空检漏装置可准确地检测膜电极是否渗漏，然而该检测装置只能针对单个mea或ccm进行检测，效率低，操作繁复，严重影响生产效率。
5.中国专利cn213022178u公开了一种膜电极测试装置，包括上压板、下压板以及管排接头，所述上压板设置在下压板的上方，所述上压板的前表面上设置有管排外壳，所述管排外壳内等间距设有进气管，所述进气管的内表面设置有密封套，所述管排外壳的上表面设有阀门，所述阀门与进气管相连，所述上压板的下表面设有压管，所述压管的下端安装有压头，所述压头上套装有上密封圈，所述压管与进气管相连通，所述下压板内部设有下压腔。该专利可以实现多个膜电极的同时检漏，但该装置在装置本身发生密封不良、漏气或膜电极未放准时，也会使气压表示值下降，使得检测结果发生误判。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种可以同时检测多个膜电极气密性的检测装置，实现了单个或多个膜电极气密性的单个或同时检测，有效提高生产效率，同时，还可排除由于装置密封性不良引起的错误判断。
7.本实用新型的目的通过以下技术方案实现：
8.一种可以同时检测多个膜电极气密性的检测装置，包括气压系统和模压组件，所述的气压系统连接模压组件，气压系统包括气体输送组件或抽真空组件，以及气压显示组件；多个待检测膜电极密封于模压组件内，通过气体输送组件或抽真空组件对模压组件输入一定气体或抽真空，通过气压显示组件显示模压组件内气压的变化。
9.优选地，所述的模压组件包括多个独立密封的膜电极检测区，各膜电极检测区分别通过分支管路连接至总管，总管连接至气压系统，各分支管路和总管上均设有电子控制开关，控制各电子控制开关的开启和关闭，实现同时检测多个膜电极气密性，或者单独检测某个膜电极气密性。
10.优选地，所述的多个独立密封的膜电极检测区水平放置于同一检测平台上，或者上下叠加放置。
11.优选地，所述的膜电极检测区包括上检测板、下检测板以及两者之间的密封层，待检测膜电极置于上检测板和下检测板之间形成的密封腔内，所述的上检测板紧贴膜电极侧表面上开设有多个气体通道，其中至少一个气体通道通过开设于上检测板侧边的进气孔与气压系统中的气体输送组件或抽真空组件连接，至少一个气体通道通过开设于上检测板侧边的出气孔与连接气压显示组件连接。
12.所述的下检测板中心还设有一中心孔，该中心孔通过管道连接至气泡检测容器。
13.所述的上检测板由一平板(如不锈钢平板、铝材质平板或塑料平板，塑料平板可选用平整度很高的环氧树脂板、聚碳酸酯透明板等)上粘贴一相同面积的橡胶板(如硅橡胶板，硬度为45
°
邵氏硬度)构成，橡胶板的厚度至少比膜电极(ccm)厚度大，橡胶板上中间均匀开有多个与待检测膜电极形状大小相匹配的检测槽口，槽口周边的橡胶板正好可以紧贴密封住膜电极上的塑料封边边框，或橡胶注塑封边边框；
14.或者，所述的上检测板为一平板(如不锈钢平板、铝材质平板或塑料平板，塑料平板可选用平整度很高的环氧树脂板、聚碳酸酯透明板等)，该平板上设有多个密封槽(深度为1-5mm，宽度为2-5mm)，各密封槽内放置高弹性体的橡胶密封圈(例如硅橡胶圆柱形密封圈)，密封圈的大小和形状与每个待检测膜电极形状大小相匹配，与待检测膜电极上的塑料封边边框，或橡胶注塑封边边框通过气压紧贴后达到密封。各密封槽外围还设有一总密封槽，总密封槽内设有总密封圈。
15.所述的下检测板由一平板上粘贴一相同面积的橡胶板构成，橡胶板中间均匀开有多个与上检测板形状、位置和大小均相对应的检测槽口；
16.或者，所述的下检测板为一平板，该平板上设有多个密封槽，各密封槽与所述上检测板上的密封槽完全对应，并设置密封圈，包括总密封圈。
17.所述的上检测板、下检测板与膜电极二侧分别紧贴对应的区域，分别设有均匀的导气流通槽，槽深0.1～1mm，槽宽0.1～5mm，多个导气流通槽纵向、横向、或交叉布设，且每个区域的导气流通槽中间至少有一根以上与板边上的进气口或出气口相连接；
18.所述的膜电极检测区包括上检测板、下检测板以及两者之间的密封圈，待检测膜电极置于上检测板和下检测板之间形成的密封腔内，所述的上检测板上设有两个气体通道，其中一个气体通道连接气压系统中的气体输送组件或抽真空组件，另一个气体通道连接气压显示组件。
19.优选地，所述的下检测板朝向外侧的侧边上还设置有把手，可以将下检测板拉出或推入，方便膜电极的安装。
20.优选地，所述的下检测板对角位置设有定位梢，用于在安装膜电极时，对膜电极进行定位。
21.优选地，所述的下检测板上还设有定位机构，用于定位下检测板推入的位置，使之能与上检测板和密封层形成密封腔。
22.优选地，所述的下检测板中心还设有一中心孔，该中心孔通过管道连接至气泡检测容器。
23.优选地，所述的气压系统还包括气泡检测容器，该气泡检测容器为装有水的透明容器，该透明容器上端开有两个孔，分别供两根管子插入，其中一根管子一端插入水中，另一端直通大气，另一根管子的一端与模压组件各膜电极检测区连通，另一端接入透明容器上端。
24.优选地，所述的上检测板和下检测板安装在气压机的上模和下模之间，通过气压机驱动上模和下模运动，使上检测板和下检测板压合密封。
25.优选地，所述的模压组件还包括总密封圈，所述的总密封圈靠近模压组件边缘环状设置。
26.优选地，所述的气压机还包括一块设置于气压机的气泵与下模之间的固定板，用于为下模的运动提供限位。
27.优选地，所述的气体输送组件包括空压机、调压阀和气体输送管道，气体输送管道连接模压组件。
28.优选地，所述的抽真空组件包括真空泵和抽真空管道，抽真空管道连接模压组件。
29.优选地，所述的气压显示组件为压力表或气压计。
30.优选地，所述的检测装置还包括电控系统，电控系统与电子控制开关电连接，控制各电子控制开关的开启和关闭。
31.在多个膜电极同时检测气密性时，每个膜电极都有一个单独进气出气通道(即每个独立密封的膜电极检测区均有一个单独进气、出气通道)，且都设有自动或手动控制开关，如果所有膜电极在相同压力情况下进气开关和出气开关都打开时，气泡检测容器没有气泡，或在抽真空后，可以同时保持真空度达到2分钟以上，表明所有膜电极都不漏，不串气。但一旦发现有气泡，或真空度无法保持，即需要逐次每个膜电极进气开关轮流开启进行轮换检测，发现某个有气泡或真空度无法保持的为漏气或串气的膜电极。
32.本实用新型的工作原理为：
33.首先运行气压机，将下模运动至固定板处，使上检测板与下检测板之间形成一个供放置膜电极的操作空间。
34.通过把手拉出多块下检测板，并将膜电极的穿位孔穿入设于下检测板对角位置的定位销中，可以实现膜电极在下检测板上的准确定位，将膜电极置于下检测板上。重新推入各下检测板，通过定位机构定位至各自的合适位置。运行气压机，使膜电极通过密封层密封于上检测板与下检测板之间。此时，装有膜电极的各分支管路以及总管上设有的电子控制开关均处于打开状态，以同时测定多块膜电极的气密性。
35.开启旋塞，通过空压机或真空泵对各膜电极检测区进行充气或抽气至一定压力值
后，关闭旋塞。观察气压显示组件在一段时间内的示数变化，同时观察气泡检测容器内的情况。若示数不变达2分钟以上，且气泡检测容器内无明显变化，说明膜电极不漏气；若示数在2分钟内无法保持，且气泡检测容器内冒泡或与大气连通的管内水平面上升，说明膜电极漏气；若示数发生改变，但气泡检测容器内无明显变化，说明装置可能漏气，或膜电极未放准。
36.若发现存在漏气现象，即需要对该批次的每一个膜电极进行气密性检测：电控系统自动留下其中一条分支管路的电子控制开关处于开启状态，其余各分支管路的电子控制开关均关闭，以测定该单个膜电极是否存在漏气现象；按序依次测定各个膜电极的漏气情况，直至所有的膜电极都经过一次气密性检测。检测完成后，再次运行气压机，使下模运动至固定板处，拉出下检测板，并取出膜电极，按是否漏气分类处理。
37.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
38.1、通过水平放置或上下叠加设立多个独立密封的膜电极检测区与气压系统相配合，可同时检验多块膜电极的气密性，大幅提高检测效率和生产效率。
39.2、通过设立分支管路的电子控制开关，可在发现漏气后，依次检验单个膜电极的气密性，提高自动化水平，并可快速便利的挑选出漏气的膜电极。
40.3、通过气压显示组件与气泡检测容器的联合运用，可以避免由于装置漏气或膜电极未放准引起的错误判断。
41.4、通过设置密封圈或软性橡胶板以及总密封圈，可以有效提高整套装置的密封性，降低误判的可能性。
附图说明
42.图1为本实用新型的检测装置的实施例1和实施例3的一个角度立体结构示意图；
43.图2为本实用新型的检测装置的实施例1和实施例3的另一角度立体结构示意图；
44.图3为本实用新型的检测装置的实施例1和实施例3中下检测板的结构示意图；
45.图4为本实用新型的检测装置的实施例1中上检测板的结构示意图；
46.图5为本实用新型的检测装置的实施例2的一个角度立体结构示意图；
47.图6为本实用新型的检测装置的实施例2中下检测板的结构示意图；
48.图中：1-膜压组件；11-上检测板；12-下检测板；13-密封层；14-定位销；15-把手；16-中心孔；17-总密封圈；18-进气孔；19-出气孔；110-气体通道；2-气压系统；21-气压显示组件；22-旋塞；23-气泡检测容器；3-气压机；31-上模；32-下模；33-气泵；34-固定板。
具体实施方式
49.下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
50.实施例1
51.一种可以同时检测多个膜电极气密性的检测装置，如图1和图2所示，包括气压系统2和模压组件1，气压系统2连接模压组件1，气压系统2包括气体输送组件或抽真空组件，以及气压显示组件21；多个待检测膜电极密封于模压组件1内，通过气体输送组件或抽真空组件对模压组件1输入一定气体或抽真空，通过气压显示组件21显示模压组件1内气压的变化。
52.更具体地，本实施例中：
53.模压组件1为多个水平放置于检测平台的独立密封的膜电极检测区，各膜电极检测区分别通过分支管路连接至总管，再由总管连接至气压系统2，各分支管路和总管上均设有电子控制开关，可以通过电控系统(图中未示出)控制各电子控制开关的开启和关闭，实现同时检测多个膜电极气密性，或者单独检测某个膜电极气密性。
54.以下为对单个膜电极检测区结构的描述，对于本实施例中的其他膜电极检测区与该膜电极检测区结构相同。
55.膜电极检测区包括上检测板11、下检测板12以及设置于两检测板之间的密封层13，待检测的膜电极设置在上检测板11和下检测板12形成的密封腔内。上检测板11和下检测板12均为表面平整度高的不锈钢平板。
56.如图3所示，上检测板11和下检测板12相对的两表面上分别开设有密封槽，该密封槽宽3mm，深4mm(密封槽通过铣床加工得到)，在密封槽上设置有高弹性的密封圈作为密封上检测板11和下检测板12之间缝隙的密封层13，该密封圈的形状、大小与待检测膜电极相应，且在上检测板11和下检测板12压紧时，密封圈恰好可以与膜电极上的塑料封边边框或橡胶注塑封边边框紧贴，通过气压的作用，达到密封的效果。在本实施例中，选用硅橡胶环形密封圈作为密封上检测板11和下检测板12的密封层13。在模压组件1靠近边缘处还设置了一圈总密封圈17，进一步保护膜电极检测区的密封，提高整体的密封性。
57.如图4所示，在上检测板11紧贴膜电极侧的表面上开设多个气体通道110，这些气体通道110宽2mm，深0.4mm(使用铣床加工)，交叉设置，这些气体通道110中有一个气体通道110通过设置在上检测板11侧面的进气孔18与气体输送组件(包括空压机、调压阀和气体输送管道，气体输送管道与模压组件1相连)相连，也有一个气体通道110通过设置在上检测板11侧面的出气孔19与气压显示组件21(气压计)相连。
58.在下检测板12上表面的对角位置有定位销14，用于在安装膜电极时进行定位，防止膜电极装歪；在其朝向外侧的侧面安装有把手15(图中未示出)，在安装膜电极前将其拉出，可以方便地进行更换，若该下检测板12出现问题或故障，亦可以直接将其进行替换；在其表面还设有定位机构(图中未示出)，可以在推入时进行定位，保证其与上检测板11在压合时位置准确，可形成具有密封效果的密封腔；在其中心位置设置一个中心孔16，并通过管道与气泡检测容器23连接。该气泡检测容器23为装有水的透明容器，该透明容器上端开有两个孔，分别供两根管子插入，其中一根管子的一端插入水中，另一端与大气连通；另一根管子的一端与模压组件1的各膜电极检测区连通，另一端接入透明容器上端。
59.整个模压组件1设置于气压机3的上模31与下模32之间，通过运行气压机3以驱动上模31和下模32进行相对运动，进而使上检测板11和下检测板12可以实现压合密封或分离换料。在气压机3的气泵33与下模32之间还有一块固定板34，用于进行限位。
60.工作原理为：
61.首先运行气压机3，将下模32运动至固定板34处，使上检测板11与下检测板12之间形成一个供放置膜电极的操作空间。
62.通过把手15拉出多块下检测板12，并将膜电极的穿位孔穿入设于下检测板12对角位置的定位销14中，可以实现膜电极在下检测板12上的准确定位，将膜电极置于下检测板12上。重新推入各下检测板12，通过定位机构定位至各自的合适位置。运行气压机3，使膜电极通过密封层13密封于上检测板11与下检测板12之间。此时，装有膜电极的各分支管路以
及总管上设有的电子控制开关均处于打开状态，以同时测定多块膜电极的气密性。
63.开启旋塞22，通过空压机对各膜电极检测区进行充气至一定压力值后，关闭旋塞22。观察气压显示组件21在一段时间内的示数变化，同时观察气泡检测容器23内的情况。若示数不变达2分钟以上，且气泡检测容器23内无明显变化，说明膜电极不漏气；若示数在2分钟内无法保持，且气泡检测容器23内与大气连通的管内水平面上升，说明膜电极漏气；若示数发生改变，但气泡检测容器23内无明显变化，说明装置可能漏气，或膜电极未放准。
64.若发现存在漏气现象，即需要对该批次的每一个膜电极进行气密性检测：电控系统自动留下其中一条分支管路的电子控制开关处于开启状态，其余各分支管路的电子控制开关均关闭，以测定该单个膜电极是否存在漏气现象；按序依次测定各个膜电极的漏气情况，直至所有的膜电极都经过一次气密性检测。
65.检测完成后，再次运行气压机3，使下模32运动至固定板34处，拉出下检测板12，并取出膜电极，按是否漏气分类处理。
66.实施例2
67.一种可以同时检测多个膜电极气密性的检测装置，与实施例1不同之处在于各膜电极检测区上下叠加放置，如图5所示，其中上检测板11隔一定距离固定于气压机3上模31与下模32之间，且下检测板12之间连接有连杆，使得在气压机3运行时，各下检测板12可以同时上下运动。上检测板11和下检测板12均为表面平整度高的铝材质平板。
68.如图6所示，上检测板11和下检测板12相对的两表面上分别粘贴有软性橡胶板作为密封层13，该软性橡胶板的大小与上检测板11和下检测板12的大小相当，厚度较膜电极厚，且在放置待测膜电极的相应位置开设有与待测膜电极面积和形状相应的开口。在上检测板11和下检测板12压紧时，软性橡胶板开口处周边橡胶可以与膜电极的塑料封边边框或橡胶注塑封边边框紧贴，达到密封的效果。在本实施例中，选用邵氏硬度为45
°
的硅橡胶板作为密封上检测板11和下检测板12的密封层13，其大小上检测板11和下检测板12相当，在挖去放置待测膜电极的开口后，仍有大量橡胶可以用于保证膜电极检测区的密封。
69.在上检测板11紧贴膜电极侧的表面上开设多个气体通道110，这些气体通道110宽4mm，深0.6mm(使用铣床加工)，纵向设置，这些气体通道110中有三个气体通道110通过设置在上检测板11侧面的进气孔18与气体输送组件(包括空压机、调压阀和气体输送管道，气体输送管道与模压组件1相连)相连，也有三个气体通道110通过设置在上检测板11侧面的出气孔19与气压显示组件21(气压计)相连。
70.该实施例所述装置的工作原理与实施例1相同。
71.实施例3
72.一种可以同时检测多个膜电极气密性的检测装置，如图1、图2所示，与实施例1不同之处在于所用的气体输送组件为真空泵和抽真空管道，抽真空管道连接模压组件1，相应的，气压显示组件21更换为压力表。上检测板11和下检测板12均为表面平整度高的环氧树脂板。
73.如图3所示，上检测板11和下检测板12相对的两表面上分别开设有密封槽，该密封槽宽2mm，深5mm(密封槽通过铣床加工得到)，在密封槽上设置有高弹性的密封圈作为密封上检测板11和下检测板12之间缝隙的密封层13，该密封圈的形状、大小与待检测膜电极相应，且在上检测板11和下检测板12压紧时，密封圈恰好可以与膜电极上的塑料封边边框或
橡胶注塑封边边框紧贴，通过气压的作用，达到密封的效果。在本实施例中，选用硅橡胶环形密封圈作为密封上检测板11和下检测板12的密封层13。在模压组件1靠近边缘处还设置了一圈总密封圈17，进一步保护膜电极检测区的密封，提高整体的密封性。
74.在上检测板11紧贴膜电极侧的表面上开设多个气体通道110，这些气体通道110宽0.5mm，深1mm(使用铣床加工)，横向设置，这些气体通道110中有五个气体通道110通过设置在上检测板11侧面的进气孔18与气体输送组件(包括真空泵和抽真空管道，抽真空管道与模压组件1连接)相连，也有五个气体通道110通过设置在上检测板11侧面的出气孔19与气压显示组件21(压力表)相连。
75.工作原理为：
76.首先运行气压机3，将下模32运动至固定板34处，使上检测板11与下检测板12之间形成一个供放置膜电极的操作空间。
77.通过把手15拉出多块下检测板12，并将膜电极的穿位孔穿入设于下检测板12对角位置的定位销14中，可以实现膜电极在下检测板12上的准确定位，将膜电极置于下检测板上。重新推入各下检测板12，通过定位机构定位至各自的合适位置。运行气压机3，使膜电极通过密封层13密封于上检测板11与下检测板12之间。此时，装有膜电极的各分支管路以及总管上设有的电子控制开关均处于打开状态，以同时测定多块膜电极的气密性。
78.开启旋塞22，通过真空泵对各膜电极检测区进行抽气至一定压力值后，关闭旋塞22。观察气压显示组件21在一段时间内的示数变化的情况。若示数不变达2分钟以上，说明膜电极不漏气；若示数在2分钟内无法保持，说明膜电极漏气；若示数发生改变，但气泡检测容器内无明显变化，说明装置可能漏气，或膜电极未放准。
79.若发现存在漏气现象，即需要对该批次的每一个膜电极进行气密性检测：电控系统自动留下其中一条分支管路的电子控制开关处于开启状态，其余各分支管路的电子控制开关均关闭，以测定该单个膜电极是否存在漏气现象。按序依次测定各个膜电极的漏气情况，直至所有的膜电极都经过一次气密性检测。
80.检测完成后，再次运行气压机3，使下模32运动至固定板34处，拉出下检测板12，并取出膜电极，按是否漏气分类处理。
81.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。