一种GDL压缩耐久性测试装置和方法

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种GDL压缩耐久性测试装置和方法。

背景技术

燃料电池MEA中的气体扩散层(GDL)，一般粘贴在燃料电池膜电极催化层的两侧，起到导电导热、气体传输、支撑膜电极、排出生成水的作用。由于燃料电池内冷却液压力变化导致双极板形变，气体扩散层往往在全寿命周期中会被反复压缩。因而，气体扩散层压缩耐久性的测试和验证是膜电极和电堆开发工作中重要的一环。

在传统的测试过程中，往往使用如螺杆或油缸式压机压缩气体扩散层测试其离线的耐久。然而，由螺杆或者油缸驱动的往复压缩设备受限于设备运动惯性，每一压缩周期需要消耗时间较长，很难在短时间内完成以万小时计量的燃料电池耐久性测试所需要的压缩次数。

发明内容

本发明的目的是提供一种GDL压缩耐久性测试装置和方法，短时间内完成气体扩散层离线反复压缩。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种GDL压缩耐久性测试装置，包括上压板和下压板，待测的气体扩散层设置在上压板与下压板之间，上压板上方设有用于驱动其向下运动的齿轮。

优选地，所述的齿轮包括对称设置在上压板上方的齿轮一和齿轮二，齿轮一和齿轮二呈反向转动。

优选地，所述的齿轮设置在齿轮轴上，齿轮轴与上压板所在平面平行。

进一步优选地，放入气体扩散层后，初始状态下，D1＜D2，这里的D1为上压板上表面与齿轮轴轴心之间的距离，D2为齿牙尖角与齿轮轴轴心之间的距离。

更进一步优选地，初始状态下，所述的D2与D1之差为0.01～1.0mm。

更进一步优选地，所述的齿轮运动时，气体扩散层压缩量最大时，D1＝D2。

进一步优选地，放入气体扩散层后，初始状态下，D3＝D1，这里的D1为上压板上表面与齿轮轴轴心之间的距离，D3为齿轮相邻两个齿牙尖角之间的连线与齿轮轴轴心之间的距离。

优选地，所述的测试装置还包括用于限制上压板和下压板的左、右及前、后移动的限位块。

一种GDL压缩耐久性测试方法，包括以下步骤：

S1：在上压板和下压板之间放置气体扩散层，并用限位块将这些部件固定在工作台上；

S2：安装齿轮一和齿轮二，使其轻轻接触上压板上表面；

S3：同步启动齿轮一和齿轮二，二者呈反向转动。

优选地，所述的齿轮一和齿轮二与上压板相接触，且处于相同的接触状态。

优选地，齿轮一和齿轮二为同规格的1模直齿圆柱齿轮，齿数为10～20，齿轮转速在500～2000r/min。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.本发明可以在短时间内对气体扩散层完成以万小时计量的燃料电池耐久所需要的压缩次数，加快对气体扩散层压缩耐久性测试和验证，对燃料电池产业化关键部件MEA的寿命验证有着深远意义；

2.本发明通过齿轮一和齿轮二的反向转动设计，可以限制上压板在平面左右方向的移动；

3.本发明通过将初始状态下D2与D1之差限定在0.01～1mm范围内，可以将气体扩散层快速有效压缩20％～30％，以达到模拟反复装、拆堆对气体扩散层造成的多次压缩与回弹，从而获知气体扩散层压缩耐久极限。

附图说明

图1为本发明测试装置的结构图；

图2为本发明未挤压原始状态示意图；

图3为发明最大压缩状态示意图；

图4发明气体扩散层回弹过程示意图；

图中：1-上压板，2-下压板，3-气体扩散层，4-齿轮一，5-齿轮二，6-限位块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

一种GDL压缩耐久性测试装置，包括上压板1、下压板2和齿轮，待测的气体扩散层3设置在上压板1与下压板2之间，齿轮设置在上压板1上方，用于驱动其向下运动。可以通过齿轮的快速自转完成对气体扩散层3的重复压缩动作，在超短时间内可以完成气体扩散层3离线反复压缩。

实施例2

一种GDL压缩耐久性测试装置，主要由一块上压板1、一块下压板2、两个运动齿轮构成。气体扩散层3置于上压板1和下压板2之间，两个可运动齿轮与上压板1相接触，且处于相同的接触状态。

同步启动运动齿轮，二者为反方向运动，其中一个是顺时针转动，另一个为逆时针转动。限位块6的作用是限制上、下压板的左、右及前、后的跑动，使得上压板1在齿轮的作用下只能做上、下方向的移动。

下压板2的位置和运动齿轮轴的位置是保持不变的，当只有齿牙尖角与轴心的连线与上压板形成90°时，上压板1被挤压到向下运动的最大距离。随着转动该齿牙松开时，上压板1则在气体扩散层3回弹作用下往上运动。当第二个齿牙尖角与上压板1接触时，上压板1又被挤压，做向下运动。

齿牙依次转动，就形成对气体扩散层3反复压缩的动作过程。

实施例3

一种GDL压缩耐久性测试装置，如图1所示，包括上压板1、下压板2、齿轮一4、齿轮二5和限位块6，装夹完气体扩散层3的装置状态如图2所示，上、下压板中间放置了一张气体扩散层3，并用限位块6将这些部件固定在工作台上，再安装齿轮一4和齿轮二5，使其轻轻接触上压板1上表面即可。同步启动齿轮一4和齿轮二5，齿轮一4做顺时针转动，齿轮二5做逆时针转动(或者齿轮一4逆时针转动，齿轮二5顺时针转动)。

如图3所示，两个相对逆向转动的齿轮同步自转时，当齿牙尖角与轴心的连线与上压板表面形成90°时，上压板1被挤压到向下运动的最大距离，使得气体扩散层3被压缩至最小间距。

如图4所示，当齿轮一4和齿轮二5继续同步自转，后一个齿牙尖角与上压板1接触前，上压板1则在气体扩散层3回弹作用下向上运动，直至回到图2的原始状态，压缩量归零。

继续周而复始，就可以在短时间内通过齿轮的快速自转完成数以万计的对气体扩散层的重复压缩动作。

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发明。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，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。