一种质子交换膜燃料电池封装件预紧力的测试方法

技术领域

本发明属于质子交换膜燃料电池封装技术领域，涉及一种质子交换膜燃料电池封装件预紧力的测试方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池主要使用螺栓和钢带封装，螺栓负责燃料电池纵向封装，钢带负责燃料电池横向封装。在封装过程中，燃料电池内部气体扩散层变形最大，并且封装压力作用下产生了非均匀压缩变形。如果封装压力太大，一方面气体扩散层孔隙度减小，反应效率下降；另一方面可能引起质子交换膜等相关组件的屈服甚至破坏。但如果封装压力太小，不但界面接触电阻增大严重影响系统效率，而且可能造成电池堆整体结构封装失效或密封失效。因此，在质子交换膜燃料电池封装过程中，精确控制和监测螺栓和钢带的预紧力就显得尤为重要。

现有专利(CN203824683U)提出一种螺栓预紧力测试装置，具体涉及在螺栓的中轴线开设有贯穿螺栓头和螺杆底端的通孔，通孔内穿装有传感销且该传感销的底端与螺杆的底端焊接为一体结构、顶端探出螺栓头，螺栓头上套装有套筒，套筒上连接有套筒扳手，套筒内安装有可压靠在传感销顶端的压力传感器，压力传感器的信号输出端与一数显装置连接。但该测试装置的局限性比较大，仅能使用在螺栓封装的场景，同时该装置的使用需要改变螺栓结构，增加了整个装置的复杂性。

基于此，本发明提出一种基于质子交换膜燃料电池封装件预紧力测试方法。

发明内容

本发明提出一种针对质子交换膜燃料电池封装件预紧力的测试方法，用于监测质子交换膜燃料电池封装过程中封装件预紧力。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种质子交换膜燃料电池封装件预紧力的测试方法，基于电子引伸计1、处理器2、控制器3、显示器4实现。所述电子引伸计1通过橡皮筋或者弹簧夹固定在封装件6上，电子引伸计1的两端能够随着封装件6的变形而变形。所述处理器2通过连接线与电子引伸计1连接，控制器3通过连接线与处理器2连接，显示器4与控制器3联。所述封装件包括螺栓或钢带，其中，螺栓安装在质子交换膜燃料电池的纵向(如图1所示)，钢带安装质子交换膜燃料电池的横向(如图2所示)。

对质子交换膜燃料电池封装件预紧力的测试方法包括以下步骤：

第一步，固定电子引伸计

将电子引伸计1两端接触封装件的中间位置，并用橡皮筋或者弹簧夹将其两端固定在封装件6上。

第二步，测量过程

2.1)对封装件6施加预紧力，封装件6不断伸长，固定在封装件6上的电子引伸计1两端随之伸长并产生应变，电子引伸计1将应变转换为电压信号。

2.2)电子引伸计1将电压信号传输到处理器2，处理器2将电压信号放大、滤波、A/D转换，并输出数字信号。

2.3)处理器2将数字信号输出到控制器3，控制器3根据公式(1)，来计算预紧力：

F＝εEA

其中，F表示封装件6受到的预紧力；ε表示电子引伸计1测量的封装件6的应变；E表示封装件6的弹性模量；A

2.4)显示器4将控制器3计算的预紧力进行显示。

本发明的有益效果为：应用对象广，可以原位测试质子交换膜燃料电池装配过程中封装件(螺栓、钢带)的预紧力，实时性强，有助于操作人员实时监测预紧过程中封装件的预紧力大小，使封装件预紧力达到预设定值。

附图说明

图1为质子交换膜燃料电池封装件螺栓预紧力测试装置图

图1中：1电子引伸计、2处理器、3控制器、4显示器、5扳手、6封装件、7质子交换膜燃料电池的纵向横截面。

图2为质子交换膜燃料电池封装件钢带预紧力测试装置图

图2中：1电子引伸计、2处理器、3控制器、4显示器、5钢带打包机、6封装件、7质子交换膜燃料电池的横向横截面。

具体实施方式

以下结合本发明的技术方案和附图，详细叙述本发明的具体实施方式。

一种质子交换膜燃料电池封装件预紧力的测试方法，基于质子交换膜燃料电池封装件预紧力测试装置实现，装置包括电子引伸计1、处理器2、控制器3、显示器4。电子引伸计1通过橡皮筋或者弹簧夹固定在封装件(螺栓和钢带)6上，电子引伸计1的尾部两端能够随着封装件(螺栓和钢带)6的变形而变形。处理器2通过连接线与电子引伸计1连接，控制器3通过连接线与处理器2连接，显示器4与控制器3连接。

实施例1

采用上述装置对质子交换膜燃料电池封装件6预紧力测试的方法，如图1所示，其中，封装件6为螺栓，包括以下步骤：

第一步：固定电子引伸计1，用两个手指夹住电子引伸计1的两端，将电子引伸计1两端接触封装件6的中间位置，并用橡皮筋或者弹簧夹将电子引伸计两端固定在封装件6上。

第二步：使用扳手对封装件6施加预紧力，封装件6不断伸长，固定在封装件6上的电子引伸计1两端随之伸长并产生应变，电子引伸计1将应变转换为电压信号。

第三步：电子引伸计1将电压信号传输到处理器2，处理器2将电压信号放大、滤波、A/D转换，并输出数字信号。

第四步：处理器2将数字信号输出到控制器3，控制器3计算预紧力。

第五步：显示器4将控制器3计算的预紧力进行显示。

实施例2

采用上述装置对质子交换膜燃料电池封装件6预紧力测试的方法，如图1所示，其中，封装件6为钢带，包括以下步骤：

第一步：固定电子引伸计1，用两个手指夹住电子引伸计1的两端，将电子引伸计1两端接触封装件6的中间位置，并用橡皮筋或者弹簧夹将电子引伸计两端固定在封装件6上。

第二步：使用钢带打包机对封装件6施加预紧力，封装件6不断伸长，固定在封装件6上的电子引伸计1两端随之伸长并产生应变，电子引伸计1将应变转换为电压信号。

第三步：电子引伸计1将电压信号传输到处理器2，处理器2将电压信号放大、滤波、A/D转换，并输出数字信号。

第四步：处理器2将数字信号输出到控制器3，控制器3计算预紧力。

第五步：显示器4将控制器3计算的预紧力进行显示。

以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。