一种氢燃料电堆催化剂活性检测方法与流程

1.本发明涉及氢燃料电堆技术领域，具体为一种氢燃料电堆催化剂活性检测方法。


背景技术：

2.氢燃料电池是利用氢燃料将化学能转化为电能的电池，以其工作温度低、无污染、无腐蚀、能源转化率高、比功率大、启动迅速等诸多优点，己经成为能源领域研究的热点。氢燃料电堆的工作原理是在催化剂的作用下，激活氢离子通过质子交换膜与氧进行氧化还原反应，从而产生电子通过电极以及由电极连通的电路，同时生成水作为副产物，因此催化剂是电池中必不可少的主要材料。
3.但在实际使用中，现在广泛采用的催化剂为金属铂(pt),而铂又是比起黄金更加稀有珍贵的贵金属，由于电堆中使用铂为催化剂，也是氢燃料电堆的价格居高不下的原因之一，为了节约成本，往往要开发新的催化剂，而为了确保氢燃料电堆的工作效率，就要对各种催化剂的活性进行检测，以确定催化剂的催化效果。因此，开发一种氢燃料电堆催化剂活性检测方法


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种氢燃料电堆催化剂活性检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种氢燃料电堆催化剂活性检测方法，该方法的步骤如下：
6.步骤一：将待检测的催化剂制成两片催化板，分别固定在两个固定夹持板和对应的弹性夹持板之间，工作人员持握两个固定夹持板，将催化板的底端置于插入顶盖的表面；
7.步骤二：将两根氢气注气管从检测外壳的一侧插入其内部，将一根氧气注气管从检测外壳的另一侧插入其内部，三根注气管以相同的速率将检测外壳中注入一定的氢气和氧气，并在注入完成后将两根计量杆的读数归零；
8.步骤三：将两片催化板插入检测外壳的内部，对其中的氢气和氧气进行催化；
9.步骤四：当注入氢气端计量杆位置不在变化时，记录反应时间，并读取注入氢气端计量杆的位置变化，以计量杆的移动速度反应氢气的反应速度；
10.步骤五：读取电流表上通过电流的数，计算出反应时间内流过电流表的电子数和流过速度，该数值同样反应氢气的反应速度；
11.步骤六：对比不同催化剂下氢气的反应速度，判断这些催化剂活性的大小，即氢气反应速度越快，催化剂活动越大；
12.步骤七：推动氧气端的计量杆，将反应生成的水通过排水管排出。
13.更进一步的，步骤一中所述插入顶盖插入顶盖上开设有两道对称的检测口，底端固定连接有一片质子交换膜，两块所述催化板的底端尺寸和检测口尺寸一致。
14.更进一步的，步骤一中所述固定夹持板的顶端外侧分别固定连接有一片弹性夹持
板，两片所述弹性夹持板的一端皆向下弯折，每片所述固定夹持板和对应弹性夹持板所围出的轮廓尺寸大于检测口的尺寸。
15.更进一步的，步骤一中的两片所述催化板的顶端设置有一片收束的连接片，两个所述连接片上分别开设有一系列固定孔，所述弹性夹持板上开设有有和固定孔一一对应的贯穿孔，每个所述贯穿孔中皆插有一根固定栓，所述固定夹持板上开设有和固定孔一一对应的螺纹孔，每根所述固定栓皆贯穿连接片，和对应螺纹孔的内壁固定螺接。
16.更进一步的，步骤二中所述检测外壳中包括包括一个包裹外框，所述包裹外框的两侧分别固定连接有一片检测侧板，所述质子交换膜的外侧和包裹外框的内壁固定连接。
17.更进一步的，步骤二中两根所述计量杆分别自两片检测侧板中贯穿，内侧分别固定连接有一个挤压活塞，每个所述挤压活塞的外侧壁分别和包裹外框的内侧壁相接触，注入氢气端的所述挤压活塞上固定设置有两个注气密封喷头，注入氧气端的所述挤压活塞上固定设置有一个注气密封喷头。
18.更进一步的，氧气注入端的所述检测侧板上固定设置有一根插管滑动套，氢气注入端的所述检测侧板上固定设置有两根插管滑动套，步骤二中所述氧气注入管和氢气注入管分别通过一根插管滑动套和注气密封喷头卡接。
19.更进一步的，每根所述插管滑动套皆包括一根滑动套壁，每根所述滑动套壁的内壁上固定连接有若干均匀排布的插管架，每个所述插管架内侧的两端分别固定连接有一个转动台，两个所述转动台之间转动连接有一根插管辊。
20.更进一步的，步骤五中所述电流表上有两根接电柱，两根所述接电柱分布电性连接有一根电极，两根所述电极的底端分别贯穿两个固定夹持板的顶端，插入两片催化板中。
21.更进一步的，步骤七中所述排水管包括排水管壁，所述排水管壁通过一道狭长排水槽口和检测外壳的内部两连通，底端向外弯折，弯折处膨大成一处腔体，所述排水管壁的底端内壁固定连接有一系列支撑弹簧，所有所述支撑弹簧的顶端共同固定连接有一个阻气活塞，所述阻气活塞的顶端和排水管壁的顶端平齐。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
23.该氢燃料电堆催化剂活性检测方法，通过对应氢气和氧气的两组插管滑动套的设置，利用同样的充气速度，确保氢燃料电池中注入的氢气和氧气的比例为二比一，接着插入要检测的催化剂，随着反应的进行，装置内空气的减少，使得挤压活塞移动，从而带动计量杆运动，使得检测人员通过观察计量杆的推回过程就能反应出催化反应的速率，从而较为直观的得出催化剂的活性。
附图说明
24.图1为本发明的等轴侧图；
25.图2为本发明的检测外壳结构示意图；
26.图3为本发明的滑动套壁结构示意图；
27.图4为本发明的排水管结构示意图；
28.图5为本发明的检测装置结构示意图。
29.图中：1、检测外壳；101、插入顶盖；102、挤压活塞；103、计量杆；104、插管滑动套；141、滑动套壁；142、插管架；143、插管辊；105、注气密封喷头；106、质子交换膜；2、支脚；3、
排水管；301、排水管壁；302、支撑弹簧；303、阻气活塞；4、检测装置；401、电流表；402、催化板；403、固定孔；404、弹性夹持板；405、固定夹持板。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
32.此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。
33.应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。
34.如图1-图5所示，本发明提供一种技术方案：
35.一种氢燃料电堆催化剂活性检测方法，包括一个检测外壳1，该检测外壳1上插有一个检测装置4，底端连通有一个排水管3，底端的边缘设置有若干支脚2将排水管3的底端撑离地面。
36.如图2所示，检测外壳1包括一个包裹外框，包裹外框的两侧分别固定连接有一片检测侧板，每片检测侧板的内侧均开设有一道滑动通孔，围成每个滑动通孔的内壁之间分别滑动连接有一根计量杆103，在本实施例中，计量杆103内部设置有精密的电子测距装置，能够记录计量杆103的运动距离，两根计量杆103的内端分别延伸至包裹外框的内部，固定连接有一个挤压活塞102，每个挤压活塞102的外侧壁分别和包裹外框的内侧壁相接触，从而由两个挤压活塞102和包裹外框内壁以及插入顶盖101共同围成一个密闭空间，而两检测侧板上应当设置通气孔，使得挤压活塞102和检测侧板之间的气压和外界大气压一致，因此当该密闭空间中气体的体积变化时，两个挤压活塞102会在包裹外框内壁滑动，同时其中一个检测侧板的外侧对称的固定设置有两根插管滑动套104，这两根插管滑动套104中分别插入有一根氢气注入管，两根氢气注入管的一端分别固定连接有一个注气密封喷头105，这两个注气密封喷头105贯穿对应的挤压活塞102，另一个的检测侧板的外侧固定设置有一根插管滑动套104，该插管滑动套104中插入有一根氧气注入管，氧气注入管的一端同样固定连接有一个注气密封喷头105，该注气密封喷头105同样贯穿对应的挤压活塞102。在本实施例中，这两根氢气注入管和氧气注入管应当连接在具有相同运行功率的抽气泵上，因此在同一时间内，装置内氢气和氧气的体积比始终为二比一，而根据气体摩尔体积定律，在相同的环境下，具有相同体积的气体中含有相同的气体分子，因此装置中氢气分子和氧气分子的数量比同样为二比一，从而确保了装置中的氢气能够正好和氧气充分反应。因此，两侧计量杆103的移动距离，正反应了氢气和氧气的反应量，和时间对比得出反应速率，从而通过反
应速率的快慢直观的体现催化板402的活性。包裹外框的顶端固定连接有一个插入顶盖101，插入顶盖101上开设有两道对称的检测口，底端固定连接有一片质子交换膜106，质子交换膜106的外侧和包裹外框的内侧固定连接。在本实施例中，质子交换膜106位于包裹外框的中心位置，从而将包裹外框分隔为两个大小相同的空间，且质子交换膜106只能让质子，即氢离子通过，因此在反应过程中，两侧空间中的气体不能互相交流，确保两侧的气体体积的变化是独立的。
37.如图5所示，插入顶盖101的顶端放置有两个固定夹持板405，两个固定夹持板405的顶端外侧分别固定连接有一片弹性夹持板404，两片弹性夹持板404的一端皆向下弯折，每片弹性夹持板404和对应的固定夹持板405之间放置有一片催化板402，每片催化板402的底端皆通过对应的检测口延伸至包裹外框的内部。在本实施例中，两片催化板402分为为该检测装置4的正极和负极，同时检测口的尺寸和催化板402一致，从而将插入顶盖101和外部隔离开，同时可以在固定夹持板405的顶端设置一把手，使得工作人员可以将催化板402拉出，在向装置中注气时，工作人员要将两催化板402向上拉出，使得催化板402的底端和插入顶盖101的顶侧平齐，既防止了外部空气的进入，又让内部的氢气和氧气没有直接接触，使得二者保持稳定的状态。每片催化板402的顶端设置有一片收束的连接片，两个连接片上分别开设有一系列固定孔403，弹性夹持板404上开设有有和固定孔403一一对应的贯穿孔，每个贯穿孔中皆插有一根固定栓，固定夹持板405上开设有和固定孔403一一对应的螺纹孔，每根固定栓皆贯穿连接片，和对应螺纹孔的内壁固定螺接。从而使得工作人员可以通过松脱固定栓更换不同的催化板402。两根固定夹持板405的顶端皆开设有通孔，围成通孔的内壁之间分别固定连接有一根电极，两个电极分别插入两片催化板402中，其中一根电机的一端电性连接有一个电流表401，电流表401的一端和另一根电极电性连接。在本实施例中，氢气被分解为氢离子，失去电子，并通过电极流过电流表401，因此电流从氧气一侧的电极流至氢气一侧的电极，而电流表401上应当设置一负载，避免电路短路，而该电流表401应当具有计量功能，根据电流的定义i＝q/t，通过反应过程中流过的电流，就能计算出电子的得失量，从而进一步确定氢气的反应量。
38.如图3所示，每根插管滑动套104皆包括一根滑动套壁141，每根滑动套壁141的内壁上固定连接有若干均匀排布的插管架142，每个插管架142内侧的两端分别固定连接有一个转动台，两个转动台之间转动连接有一根插管辊143。穿过其中的注气管会被插管辊143支撑，从而不会和滑动套壁141的内壁边缘接触而产生切割，确保了气管的密闭性。
39.如图4所示，包裹外框的底侧开设有一道狭长的排水槽口，固定连接有一根排水管壁301，排水管壁301的内壁和围成排水槽口的内壁一一对应并保持平齐，在本实施例中，该排水槽口位于氧气端，并和质子交换膜106极为接近。在反应过程中，质子通过质子交换膜106，电子通过电极，都流动至氧气侧，使得氧气成为带负点的氧离子，和氢离子结合，产生水，并通过排水槽口流出，该排水管壁301的底端向外弯折，弯折处膨大成一处腔体，排水管壁301的底端内壁固定连接有一系列支撑弹簧302，所有支撑弹簧302的顶端共同固定连接有一个阻气活塞303，阻气活塞303的顶端和排水管壁301的顶端平齐。在本实施例中，因为挤压活塞102的设置，使得装置中气压始终保持不变，因此阻气活塞303不会被氧气压下，而水体凝集后，被挤压活塞102推动，在挤压活塞102对水的压缩下，阻气活塞303上会受到较大的水压，使得阻气活塞303的顶端下降至膨大腔体中，让出通道，让水排出。
40.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。