專利名稱：雙極板流場(chǎng)流體可視化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種檢測(cè)流場(chǎng)流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的裝置，尤其涉及一種雙極板 流場(chǎng)流體可視化裝置。
技術(shù)背景燃料電池雙極板分為陰極板、陽(yáng)極板，冷卻腔流場(chǎng)板。陰極板、陽(yáng)極板上 均有符合燃料電池輸送、排放物質(zhì)要求的通道，也叫流場(chǎng)，流場(chǎng)是由流場(chǎng)溝和 流場(chǎng)脊組成，流場(chǎng)形狀可以按照流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的流場(chǎng)對(duì)燃料電池性 能有重要影響。流體的可豐見j七在文獻(xiàn)F. Barreras*, A. Lozano, L. Vali~no, C. Mar'in, A. Pascau : Flow distribution in a bipolar plate of a proton exchange membrane fuel cell: experiments and numerical simulation studies, Journal of Power Sources 144 (2005) 54-66中有詳細(xì)描述，該文獻(xiàn)中采用的方法，流體是確定黏度的溶劑與可溶熒 光染色劑混合物，確定黏度是指液體在管道中確定的流速時(shí)具有與氫氣運(yùn)動(dòng)黏 度相近的液體，文獻(xiàn)中溶劑流體是甘油與水按一定比例配制的，可溶性熒光染 色劑可以溶于溶劑流體，采用注射的方法引入溶劑流體通道，然后用熒光示蹤 激光攝像機(jī)對(duì)流體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行記錄。也存在其它相似的方法進(jìn)行觀察。這些 方法共同的缺點(diǎn)是對(duì)透明裝置有很高的要求，因?yàn)閼?yīng)用了有機(jī)溶劑，所以不能 使用橡塑材料，特別是對(duì)雙極板密封用材料有溶脹作用，另外，熒光染色劑的 溶解混合均勻性、速度無法把握和表征，另外熒光示蹤噪聲大，影響觀察的準(zhǔn) 確性。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，研制一種方便觀察、記錄流 體在流場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)的雙極板流場(chǎng)流體可視化裝置和方法。本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段如下一種雙極板流場(chǎng)流體可視化裝置，包括雙極板、攝像機(jī)和極板上的流場(chǎng)； 其特征在于還包括透明蓋板、底板、氣體供應(yīng)裝置和顯色試紙；所述底板上雙極板的流體進(jìn)出口位置設(shè)有氣體通道；在所述氣體供應(yīng)裝置上裝有各種流體測(cè) 量?jī)x表，并在底板的出口端也設(shè)有測(cè)量?jī)x表；使用時(shí)將雙極板測(cè)試流場(chǎng)面上覆 蓋濕潤(rùn)的顯色試紙，后夾在透明蓋板和底板中間通過緊固螺栓將其緊固，氣體 供應(yīng)裝置通過調(diào)節(jié)裝置調(diào)解后，將氣體注入雙極板上的流場(chǎng)內(nèi)，通過用攝像機(jī) 進(jìn)行記錄。所述顯色試紙根據(jù)注入流場(chǎng)內(nèi)的氣體的酸性或堿性，而相應(yīng)的選用 酸性或堿性試紙；所述透明蓋板為透明玻璃磚。所述調(diào)節(jié)裝置包括減壓閥、穩(wěn)壓閥和調(diào)節(jié)閥。所述各種測(cè)量?jī)x表包括溫度儀表、流量?jī)x表、壓力儀表。所述的雙極板為單節(jié)雙極板或疊加雙極板。應(yīng)用雙極板流場(chǎng)流體可視化裝置的方法a、 將雙極板測(cè)試流場(chǎng)面朝上，夾在透明蓋板和底板中間用緊固螺栓將其緊固；b、 在底板上雙極板的流體進(jìn)口端接上氣體供應(yīng)裝置，通過調(diào)整調(diào)節(jié)裝置進(jìn) 行預(yù)先空白試驗(yàn)，確定供氣壓力和流量；c、 將雙極板測(cè)試流場(chǎng)面上覆蓋濕潤(rùn)的顯色試紙，夾在透明蓋板和底板中間 用緊固螺栓將其緊固；d、 打開高速高分辨攝像機(jī)，攝出流體在流場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)和分布的狀況。 還包括按照電池堆放置的常見方式，改變?cè)撗b置的放置方式進(jìn)行分別測(cè)試觀察的步驟。還包括改變氣體的壓力、流量，后分別進(jìn)行測(cè)試觀察的步驟；所述的氣體 為氨氣或二氧化碳，相應(yīng)的顯色試紙可以是酚酞試紙或石藍(lán)試紙。本實(shí)用新型主要解決了測(cè)試方法中流體選用以及觀察方法問題，所采用的 流體和方法簡(jiǎn)單、實(shí)用，能更加準(zhǔn)確、更加快速地觀察到所需的結(jié)果，適于雙 極板設(shè)計(jì)驗(yàn)證。由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不僅便于生產(chǎn)，而且成本非常低廉適于廣泛 推廣。

圖1為本實(shí)用新型的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、透明蓋板，2、底板，3、雙極板，4、流場(chǎng)，紙5、緊固 螺栓，6、攝像機(jī)，7、出口， 8、氣體供應(yīng)裝置，9、調(diào)節(jié)裝置，10、 顯色試紙。
具體實(shí)施方式
如圖1所示該雙極板流場(chǎng)流體可視化裝置，包括雙極板3、攝像機(jī)6和極板 上的流場(chǎng)4透明蓋板1、底板2、氣體供應(yīng)裝置8和顯色試紙10;底板2上雙極 板3的流體進(jìn)出口位置設(shè)有氣體通道；在氣體供應(yīng)裝置8上裝有各種流體測(cè)量 儀表，在氣體供應(yīng)裝置8出口設(shè)有調(diào)節(jié)裝置9進(jìn)行氣體流量的控制，并在底板2 的出口端也設(shè)有測(cè)量?jī)x表；其中透明蓋板1為透明玻璃磚，調(diào)節(jié)裝置9包括減 壓閥、穩(wěn)壓閥和調(diào)節(jié)閥，各種測(cè)量?jī)x表包括溫度儀表、流量?jī)x表、壓力儀表， 顯色試紙10根據(jù)注入流場(chǎng)4內(nèi)的氣體的酸性或堿性，而相應(yīng)的選用酸性或堿性 試紙，這里氣體選用氨氣，顯色試紙10選用酚酞試紙。在透明玻璃磚上加工有 螺栓孔，與底板用螺栓固定，雙極板具有流場(chǎng)和進(jìn)出口通道，與底板上加工的 道的進(jìn)氣道相連，也可以把底板加工成透明有機(jī)玻璃板，可以同時(shí)觀察雙極板 另一側(cè)流場(chǎng)，這里僅觀察一側(cè)流場(chǎng)；其中氨氣通過減壓閥、流量調(diào)節(jié)閥、壓力 計(jì)從底板2上的進(jìn)口進(jìn)入雙極板3，出口7端可測(cè)量流量。例如選用雙極板3有效面積為300cm2 、雙極板流場(chǎng)通道體積為7ml的極板 進(jìn)行測(cè)試。首先將雙極板3測(cè)試流場(chǎng)面朝上，夾在透明蓋板1和底板2中間用 緊固螺栓5將其緊固；后在底板2上雙極板3的流體進(jìn)口端接上氣體供應(yīng)裝置8， 通過調(diào)整調(diào)節(jié)裝置9 (即調(diào)節(jié)穩(wěn)壓閥和調(diào)節(jié)閥)，將壓力和流量控制道預(yù)定位置， 進(jìn)行預(yù)先空白試驗(yàn)，確定供氣壓力和流量；這里控制氨氣壓力為0.03MPa、流量 為0.4mVh，然后關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，將裝置拆開，將與流場(chǎng)寬度和長(zhǎng)度相等的濾紙從 溶有酚酞的乙醇溶液中取出，并迅速攤開放在雙極板3測(cè)試流場(chǎng)面上，夾在透 明蓋板1和底板2中間用緊固螺栓5將其緊固，打開攝像機(jī)，然后打開氨氣調(diào) 節(jié)閥，酚酞試紙遇氨氣變紅，顏色變化與氨氣濃度有關(guān)系，氨氣濃度與流場(chǎng)分 配特性相關(guān)，通過攝像機(jī)高速攝像記錄，將把流場(chǎng)上試紙變色范圍和變色的深 淺迅速記錄，記錄數(shù)據(jù)可以進(jìn)行分析得出流場(chǎng)分配和流體運(yùn)動(dòng)特性。后根據(jù)電 池堆放置的常見方式，改變?cè)撗b置的放置方式按照前面的步驟進(jìn)行分別測(cè)試觀 察；或根據(jù)氣體的壓力、流量，后分別進(jìn)行測(cè)試觀察，記錄流體動(dòng)態(tài)分布狀況。以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范 圍內(nèi)，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵 蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種雙極板流場(chǎng)流體可視化裝置，包括雙極板(3)、攝像機(jī)(6)和極板上的流場(chǎng)(4)；其特征在于還包括透明蓋板(1)、底板(2)、氣體供應(yīng)裝置(8)和顯色試紙(10)；所述底板(2)上雙極板(3)的流體進(jìn)出口位置設(shè)有氣體通道；在所述氣體供應(yīng)裝置(8)上裝有各種流體測(cè)量?jī)x表，并在底板(2)的出口(7)端也設(shè)有測(cè)量?jī)x表；使用時(shí)將雙極板(3)測(cè)試流場(chǎng)(4)面上覆蓋濕潤(rùn)的顯色試紙(10)，后夾在透明蓋板(1)和底板(2)中間通過緊固螺栓(5)將其緊固，氣體供應(yīng)裝置(8)通過調(diào)節(jié)裝置(9)調(diào)解后，將氣體注入雙極板(3)上的流場(chǎng)(4)內(nèi)，通過用攝像機(jī)(6)進(jìn)行記錄。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極板流場(chǎng)流體可視化裝置，其特征在于所述顯 色試紙(10)根據(jù)注入流場(chǎng)(4)內(nèi)的氣體的酸性或堿性，而相應(yīng)的選用酸性或 堿性試紙。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極板流場(chǎng)流體可視化裝置，其特征在于所述透 明蓋板(1)為透明玻璃磚。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的雙極板流場(chǎng)流體可視化裝置，其特征在于所述調(diào) 節(jié)裝置(9)包括減壓閥、穩(wěn)壓閥和調(diào)節(jié)閥。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的雙極板流場(chǎng)流體可視化裝置，其特征在于所述各 種測(cè)量?jī)x表包括溫度儀表、流量?jī)x表、壓力儀表。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的雙極板流場(chǎng)流體可視化裝置，其特征在于所述的 雙極板(3)為單節(jié)雙極板或疊加雙極板。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種雙極板流場(chǎng)流體可視化裝置，裝置包括雙極板、攝像機(jī)、極板上的流場(chǎng)、透明蓋板、底板、氣體供應(yīng)裝置和顯色試紙；極板的流體進(jìn)出口位置設(shè)有氣體通道；在所述氣體供應(yīng)裝置上裝有各種流體測(cè)量?jī)x表，并在底板的出口端也設(shè)有測(cè)量?jī)x表。使用將雙極板測(cè)試流場(chǎng)面朝上，固定在透明蓋板和底板中間；進(jìn)行預(yù)先空白試驗(yàn)確定供氣壓力、流量；將雙極板測(cè)試流場(chǎng)面上覆蓋濕潤(rùn)的顯色試紙，再次固定在透明蓋板和底板中間；打開攝像機(jī)，記錄流體在流場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)和分布的狀況。該裝置解決了測(cè)試方法中流體選用以及觀察方法問題，所采用的流體和方法簡(jiǎn)單、實(shí)用，能更加準(zhǔn)確、更加快速地觀察到所需的結(jié)果，適于在極板檢測(cè)上廣泛推廣。
文檔編號(hào)G01M10/00GK201083601SQ200720015259
公開日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2007年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月11日
發(fā)明者侯中軍, 傅云峰, 徐乃濤, 明平文 申請(qǐng)人:新源動(dòng)力股份有限公司