一种温度流量可控式固体电解质膜电极性能测试装置的制作方法

本技术涉及膜电极测试，特别是涉及一种温度流量可控式固体电解质膜电极性能测试装置。

背景技术：

1、膜电极是组成燃料电池的核心部件，它主要由气体扩散层、催化剂层和质子交换膜组成。膜电极的性能好坏直接影响燃料电池的性能，因此，需要对其进行测试。膜电极性能的测试主要采用电化学的方法进行测试，需要在膜电极上通电，然后通过化学反应产生气体来衡量膜电极性能状况。

2、目前实验室的膜电极测试装置多采用分体式实验平台，即用水浴锅控制水温，用恒温箱控制电解槽温度，该方式存在水浴锅烧干的风险，同时分体式实验平台，实验器材占地面积大，操作不方便。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本实用新型提供一种温度流量可控式固体电解质膜电极性能测试装置。

2、本实用新型解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种温度流量可控式固体电解质膜电极性能测试装置，包括电解组件和集成式检测装置，所述集成式检测装置包括循环水箱、主循环组件、纯化组件和冷却组件，其中，

3、所述电解组件包括电解槽、槽加热器和槽温度传感器，所述电解槽相当于测试夹具，用于对膜电极进行夹持固定，其上具有氢气出口、进水口和出水口；槽加热器用于给电解槽进行加热，槽温度传感器用于监控电解槽内电解质的温度；

4、所述主循环组件包括电解循环水泵和第一流量计，所述电解循环水泵的进口通过管路连接至循环水箱的主路循环出水口上，电解循环水泵的出口通过管路连接至电解槽的进水口上；所述第一流量计设置在电解循环水泵和电解槽之间的管路上，且用于监测该管路上的流量；所述电解槽的出水口通过管路连接至循环水箱；

5、所述纯化组件包括纯化水柱、内循环水泵和第二流量计，所述内循环水泵的进口通过管路连接至循环水箱的冷却支路出水口上，内循环水泵的出口通过管路连接至纯化水柱的进口，所述纯化水柱的出口通过管路连接至循环水箱的纯化水进口；所述第二流量计设置在内循环水泵和纯化水柱之间的管路上，且用于监测该管路上的流量；

6、所述冷却组件包括冷却管和冷却水泵，所述冷却管设置在第二流量计和纯化水柱之间的管路上，冷却管的进口通过管路连接冷却水泵的出口，冷却水泵的进口通过管路连接冷水进口，冷却管的出口通过管路连接至暖水出口。

7、进一步的，所述循环水箱包括柱形的筒体，所述筒体顶部设有水箱顶盖，所述筒体底部设有水箱底座，所述水箱底座上设有水箱排水口、冷却支路出水口和主路循环出水口。

8、进一步的，所述循环水箱上还设有水箱温控组件，所述水箱温控组件包括水箱加热器和水箱温度传感器，所述水箱加热器设置水箱内部，且水箱加热器上端的接线柱延伸出水箱顶盖并固定连接在水箱顶盖上，所述接线柱用于连接加热电源；所述水箱温度传感器固定在水箱顶盖上，用于检测循环水箱内水的温度。作为优选，水箱加热器采用加热棒。

9、当反应一段时间后，循环水箱内的液面下降到最低水位时，为了保证反应能够连续进行，需要保证电解槽的供水量，因此，进一步的，还包括水箱补水组件，所述水箱补水组件包括液位开关、补水泵和补水口，所述液位开关设置在循环水箱的内部，用于检测循环水箱内液面高度，并通过线路与补水泵连接，所述补水泵固定在分隔板上，补水泵的出口通过管路连接至水箱顶盖上，所述补水口设置在壳体的背板下方，补水口内部通过管路连接至补水泵的进口，补水口外部用于连接水源。当液位过低时，补水泵启动，通过补水口向循环水箱内补水。

10、进一步的，还包括排水组件包括排水阀和排水口，所述排水口设置在背板的下方，内侧通过管路连接至水箱底座上的主路循环出水口上，且排水阀设置在排水口内侧的管路上。当维护或清理需要排水时，打开排水阀使排水口与循环水箱内部接通，循环水箱内的水就可以通过排水口排出。当正常使用时，排水阀处于关闭状态。

11、具体的，所述集成式检测装置还包括壳体，所述壳体的前面设有面板，所述壳体的后面设有背板，所述壳体的左右两侧设有侧板，所述侧板与所述壳体可拆卸连接。

12、测试装置包括电气元件，为了避免电气元件不受循环水的影响，所述壳体的内部设有分隔板，所述分隔板将壳体内部分隔为左右两部分空间，其中一部分空间用于安装电气元件，另一部分空间用于安装性能测试装置的其他部件。通过分隔板时间干湿分离，避免循环水漏出导致线路的短路，损坏设备，提高可靠性。

13、进一步的，所述面板左侧设有水箱液位计；所述面板中部设有第一流量计、第二流量计、阳极水入口、阳极水出口、阴极出气口、正负极引线出口，第一流量计和第二流量计位于第一排，阳极水入口和阳极水出口位于第二排，并分别位于第一流量计和第二流量计的下方，阴极出气口、正负极引线出口位于第三排，并分别位于阳极水入口、阳极水出口的下方；所述面板右侧第一排设有指示灯和总开关，第二排设有水箱温控仪和电解槽温控仪，第三排设有水箱温控仪开关和电解槽温控仪开关，第四排设有电解循环泵开关和内循环泵开关，第五排设有补水泵开关和冷水泵开关。

14、其中，指示灯用于指示测试装置的工作状态，总开关用于接通电源启动测试装置；水箱温控仪和电解槽温控仪分别是水箱加热器和槽加热器的控制器，用于加热温度的设置和加热状态的控制，水箱温控仪与水箱温度传感器电连接，水箱温控仪接收水箱温度传感器检测到的循环水箱内水的温度，并根据温度的高低控制水箱加热器的加热状态，电解槽温控仪与槽温度传感器电连接，电解槽温控仪接收槽温度传感器检测的电解槽内水的温度，并根据温度的高低控制槽加热器的加热状态；水箱温控仪开关和电解槽温控仪开关分别用于启动水箱温控仪和电解槽温控仪；电解循环泵开关和内循环泵开关分别用于启动电解循环水泵和内循环水泵。

15、进一步的，为了便于散热，所述背板上还设有散热格栅。

16、进一步的，所述背板上还设有氢气出口、排空口、断路器、阴极排水口、排水口、暖水出口、冷水进口以及补水口，其中，设置在散热格栅上方的背板上，阴极排水口、排水口、暖水出口、冷水进口以及补水口设置在散热格栅下方的背板上，所述断路器设置在散热格栅左侧偏上的背板上。

17、其中，排空口内侧通过管路与水箱顶盖连接，在注水时用于排出循环水箱内的气体；冷水进口和暖水出口分别作为冷却组件的进出水端口，断路器用于保护电路，避免短路引起安全问题；氢气出口和阴极排水口均为预留接口，便于后期改进时，将电解槽也封设在壳体内。

18、本实用新型的有益效果是：

19、（1）将各个部件均集成在一起，减小了设备整体的占地面积，操作更加方便，且便于移动和携带，具有集成度高、体积小、条件设置灵活可控等特点。

20、（2）循环水箱内的液位采用浮子式液位计，无需电控控制，即可实现对水箱内液位变化的检测，并配合液位开关控制补水泵的启停，当液位低于平衡液位时，液位开关闭合，补水泵工作，当液位高于平衡液位时，液位开关断开，补水泵停止工作。

21、（3）采用加热棒作为水箱加热器对去离子水进行加热，并通过温控仪进行温度的控制和调节，去离子水在加热条件下升温并达到设定温度，温度更加稳定。

22、（4）采用一体化设计，将水箱温度控制和电解槽温度控制设计在一个平台上，仅需通过对温控仪的控制便可满足测试对温度变化的需求，避免采用水浴锅导致的烧干风险。