一种DC-SOFC单电池性能测试装置

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一种dc-sofc单电池性能测试装置
技术领域
1.本技术属于燃料电池的测试领域，具体为一种dc-sofc单电池性能测试装置。

背景技术：

2.固体氧化物燃料电池是一种将固体燃料中的化学能转化为电能的能量转换装置，因其具有高效率且对环境友好，固体燃料来源广泛且成本低廉，当前越来越受到燃料电池领域的专家关注和重视。
3.固体氧化物燃料电池制作出来后，单电池性能以及相应的固体燃料特性需要测试，目前已有的测试设备要么体积甚为庞大，要么成本高昂，是很多科研人员却而止步，造成很多科研机构或者企业并没有性价比较为理想的测试设备，本性能测试装置的设计为单电池的测试提供一种新颖的可靠的解决方案。本性能测试装置具有成本低廉，操作简便，占用空间小，性价比高等诸多优点。

技术实现要素：

4.为了解决现有技术的问题，本技术提供了一种dc-sofc单电池性能测试装置，本技术是通过下述方案实现的：
5.一种dc-sofc单电池性能测试装置，包括装置本体，所述装置本体的外部设有程序控制高温炉，所述装置本体的中心位置设有用于放置固体燃料的耐高温陶瓷管，所述耐高温陶瓷管的顶部穿过装置本体的顶部，所述耐高温陶瓷管的底部设有单电池，单电池的正负极上均连接有导线，所述单电池的正下方设有阴极空气导管，所述阴极空气导管穿过装置本体的顶部。通过设有阴极空气导管，其目的是与耐高温陶瓷管内的固体燃料在程序控制高温炉的加热高温下发生氧化还原反应产生电信号。
6.优选的，所述单电池通过耐高温密封胶与耐高温陶瓷管的底部相连接。
7.进一步的，所述耐高温陶瓷管底部的外部设有防脱落挂盘，所述防脱落挂盘的底部设有防止单电池脱落的防脱托盘，所述防脱托盘与防脱落挂盘螺栓连接或卡扣连接或弹簧挂钩连接。
8.通过密封胶和/或防脱托盘与防脱落挂盘连接，以防止在单电池上方耐高温陶瓷管内加如过多的固体燃料产生过大的重力，引起反应测试的过程中由于高温或重力发生脱落的风险。
9.更进一步的，所述耐高温陶瓷管靠近单电池一端的外部设有锥形凸起，所述锥形凸起上设有防脱落挂盘。
10.更进一步的，所述防脱落挂盘为两半式结构，分别为左盘和右盘，所述左盘和右盘通过螺栓连接。
11.更进一步的，所述左盘和右盘的端部设有相互配合的螺纹孔，所述左盘的外部设有一个或两个凹陷，所述凹陷靠近左盘的端部，所述螺纹孔不贯穿凹陷。
12.更进一步的，所述装置本体的上方设有单电池夹具支撑托板，所述单电池夹具支
撑托板上方安装有u型把手；所述单电池夹具支撑托板的顶部设有夹紧耐高温陶瓷管和阴极空气导管的万能夹紧装置，所述万能夹紧装置的两个夹紧面上设有相配合的齿形；在夹紧前需要在齿形中间放置耐高温棉(如玻璃棉、石棉等)以防止阴极空气导管和耐高温陶瓷管在夹紧过程中被损坏。
13.更进一步的，所述万能夹紧装置包括两个“l”型的半体，半体竖直段的顶端设有凸起，半体水平段上设有与凸起相配合的长条形槽口，通过设有相配合的凸起和长条形槽口，实现横向固定，所述两个半体的竖直段上设有相对应的螺纹孔，通过设有螺纹孔，可通过螺栓实现夹紧固定。
14.更进一步的，所述耐高温陶瓷管的顶端设有圆盘式凸起，所述圆盘式凸起上设有陶瓷管防脱螺母，所述陶瓷管防脱螺母的上部与导气管四通接头通过螺纹连接，所述导气管四通接头的横向一端连接圆头温度传感器，所述导气管四通接头横向的另一端通过管接头与导气管连接，导气管与尾气处理装置相连接，所述导气管四通接头的顶端设有t型进气管，所述t 型进气管尾部通过耐高温陶瓷管深入到单电池的正上方，t型进气管下方装有弹性密封垫圈，所述t型进气管的上方与直角管接头，所述直角管接头与热电偶连接，所述热电偶的一端穿过直角管接头、陶瓷管防脱螺母、t型进气管、耐高温陶瓷管深入到单电池的正上方，所述直角管接头和热电偶螺接或顶丝连接或弹簧顶珠连接或插接；所述圆盘式凸起的外径大于锥形凸起的外径。
15.所述直角管接头与进气管相连接，进气管与非反应气体钢瓶连接，用于在实验反应前排出处理装置内的空气等杂质气体，非反应气体可以为二氧化碳、氮气、氩气等。
16.更进一步的，所述导气管四通接头的顶端与t型进气管螺纹连接，所述导气管四通接头的上方通道的内壁一周设有凸起的环形台。
17.更进一步的，本技术在单电池的正负极分别接有银/金/铜导线，以便于电信号的输出，导线的另一端连接电信号测试工作站，电信号工作站用于测试输出的电压、电流、功率等电信号参数，并根据需要可以以实时曲线输出。
18.本技术通过程序控制高温炉加热单电池和固体燃料，使固体燃料在高温下发生氧化还原反应，在高温下产生的化学能转换成电能，以电信号的形式进行输出。
19.本技术通过万能夹具上齿形间的开合间距以及齿形上的耐高温棉(石棉、玻璃棉等)厚度，实现不同单电池尺寸的通用功能，以及单电池距离程序控制高温炉底部高度的调节。
20.本技术通过导气管四通接头连接进出气管以及圆头温度传感器，实现尾气温度的检测。
21.本技术通过直角接头连接热电偶，热电偶的顶端根据需要直接探入到固体燃料中，以便于检测产生电信号反应时的温度，并把温度以电信号的形式反馈给程序控制高温炉实现温度的闭环控制。
22.有益效果：本技术能实现固体氧化物燃料单电池的快速检测；本技术构造简单，组装方便，易于操作，能够大大节约科研成本，本技术将单电池直接粘接在底部，并且设有防脱托盘，测试过程中无脱落风险，大大提高了测试的安全性；通过设有导气管四通接头，且导气管四通接头的上方通道的内壁周设有凸起的环形台，实现了进气、出气、测温于一体的整体结构；通过设有直角接头，且在直角接头上开设螺纹孔，实现了热电偶的有效固定；万
能夹具的齿形设计能够有效防止耐高温棉的脱落或在固定时产生滑移，并且耐高温棉对耐高温陶瓷管和导气管有软连接的保护作用；耐高温陶瓷管上设有锥形凸起，与防脱挂盘匹配，起到了导正和中心定位作用；本技术通过程序控温高温炉和单电池测试系统联合使用，实现温控实时联动智能控制，操作简单，工作效率高，是传统单电池测试装置替代的最好选择。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的较佳的一些实施例，而不是全部的实施例。于本发明中的较佳实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些实施例和附图获得其他的实施例和附图，都属于本技术的保护范围。
24.图1为本技术实施例结构示意图；
25.图2为本技术实施例主视结构示意图；
26.图3为本技术实施例后视结构示意图；
27.图4为本技术实施例俯视结构示意图；
28.图5为本技术实施例右视结构示意图；
29.图6为本技术实施例左视结构示意图；
30.图7为本技术实施例前剖视结构示意图；
31.图8为本技术实施例左剖视结构示意图；
32.图9为本技术实施例防脱落挂盘结构示意图；
33.图中，1、耐高温陶瓷管，2、单电池，3、防脱托盘，4、阴极空气导管，5、防脱落挂盘， 6、万能夹紧装置，7、螺纹孔，8、导气管四通接头，9、管接头，10、导气管，11、直角管接头，12、热电偶，13、弹性密封垫圈，14、陶瓷管防脱螺母，15、圆头温度传感器，16、单电池夹具支撑托板，17、t型进气管，18、程序控制高温炉，19、凸起，20、长条形槽口， 21、进气管，22、凹陷。
具体实施方式
34.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术实施方式作进一步地详细描述。需要理解的是，术语“上”、“下”、“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。前述定义仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构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技术的限制。
35.实施例1
36.一种dc-sofc单电池性能测试装置，包括装置本体，所述装置本体的外部设有程序控制高温炉18，所述装置本体的中心位置设有用于放置固体燃料的耐高温陶瓷管1，所述耐高温陶瓷管1的顶部穿过装置本体的顶部，所述耐高温陶瓷管1的底部设有单电池2，单电池2 的正负极上均连接有导线，所述单电池2的正下方设有阴极空气导管4，所述阴极空气导管4 穿过装置本体的顶部。通过设有阴极空气导管4，其目的是与耐高温陶瓷管1内的固体燃料在程序控制高温炉18的加热高温下发生氧化还原反应产生电信号。
37.实施例2
38.在实施例1的基础上，所述单电池2通过密封胶与耐高温陶瓷管1的底部相连接；
39.进一步的，所述耐高温陶瓷管1底部的外部设有防脱落挂盘5，所述防脱落挂盘5的底部设有防止单电池2脱落的防脱托盘3，所述防脱托盘3与防脱落挂盘5螺栓连接或卡扣连接；
40.通过密封胶和/或防脱托盘与防脱落挂盘，以防止在单电池上方耐高温陶瓷管内加过多的固体燃料产生过大的重力，在反应测试的过程中由于重力或高温发生脱落的风险。
41.实施例3
42.在实施例2的基础上，所述耐高温陶瓷管1靠近单电池2一端的外部设有锥形凸起，所述锥形凸起上设有防脱落挂盘5；锥形凸起的上表面可设置成水平面或斜面或曲面；
43.更进一步的，所述防脱落挂盘5为两半式结构，分别为左盘和右盘，所述左盘和右盘通过螺栓连接；
44.更进一步的，所述左盘和右盘的端部设有相互配合的螺纹孔，所述左盘的外部设有一个或两个凹陷22，所述凹陷靠近左盘的端部，所述螺纹孔不贯穿凹陷。
45.实施例4
46.在实施例3的基础上，更进一步的，所述装置本体的上方设有单电池夹具支撑托板16，所述单电池夹具支撑托板上方安装有u型把手；所述单电池夹具支撑托板16的顶部设有夹紧耐高温陶瓷管和阴极空气导管的万能加紧装置6，所述万能加紧装置6的两个夹紧面上设有相配合的齿形；在夹紧前需要在齿形中间放置耐高温棉(如玻璃棉、石棉等)以防止阴极空气导管和耐高温陶瓷管在夹紧过程中被损坏。
47.实施例5
48.在实施例4的基础上，所述万能加紧装置6包括两个“l”型的半体，半体竖直段的顶端设有凸起19，半体水平段上设有与凸起相配合的长条形槽口20，通过设有相配合的凸起和长条形槽口，实现横向固定，所述两个半体的竖直段上设有相对应的螺纹孔7，通过设有螺纹孔，可通过螺栓实现纵向固定。
49.实施例6
50.在实施例5的基础上，所述耐高温陶瓷管1的顶端设有圆盘式凸起，所述圆盘式凸起上设有陶瓷管防脱螺14母，所述陶瓷管防脱螺母14的上部与导气管四通接头8通过螺纹连接，所述导气管四通接头的横向一端连接圆头温度传感器15，所述导气管四通接头横向的另一端通过管接头与导气管10连接，导气管与尾气处理装置相连接，所述导气管四通接头的顶端设有t型进气管17，所述t型进气管尾部通过耐高温陶瓷管深入到单电池的正上方，t型进气管下方装有弹性密封垫圈13，所述t型进气管的上方与直角管接头11，所述直角管接头与热电偶12连接，所述热电偶的一端穿过直角管接头、陶瓷管防脱螺母、t型进气管、耐高温陶瓷管深入到单电池的正上方，所述直角管接头和热电偶螺接或顶丝连接或弹簧顶珠连接或插接；所述圆盘式凸起的外径大于锥形凸起的外径。
51.实施例7
52.在实施例6的基础上，所述直角管接头与进气管21相连接，进气管21与非反应气体钢瓶连接，用于在实验反应前排出处理装置内的空气等杂质气体，非反应气体可以为二氧
化碳、氮气、氩气等。
53.实施例8
54.在实施例7的基础上，所述导气管四通接头的顶端与t型进气管螺纹连接，所述导气管四通接头的上方通道的内壁一周设有凸起的环形台。
55.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本技术的权利要求范围当中。

技术特征：

1.一种dc-sofc单电池性能测试装置，包括装置本体，所述装置本体的外部设有程序控制高温炉，其特征在于，所述装置本体的中心位置设有用于放置固体燃料的耐高温陶瓷管，所述耐高温陶瓷管的顶部穿过装置本体的顶部，所述耐高温陶瓷管的底部设有单电池，单电池的正负极上均连接有导线，所述单电池的正下方设有阴极空气导管，所述阴极空气导管穿过装置本体的顶部。2.如权利要求1所述的一种dc-sofc单电池性能测试装置，其特征在于，所述单电池通过密封胶与耐高温陶瓷管的底部相连接。3.如权利要求1所述的一种dc-sofc单电池性能测试装置，其特征在于，所述耐高温陶瓷管底部的外部设有防脱落挂盘，所述防脱落挂盘的底部设有防止单电池脱落的防脱托盘，所述防脱托盘与防脱落挂盘螺栓连接或卡扣连接。4.如权利要求1所述的一种dc-sofc单电池性能测试装置，其特征在于，所述耐高温陶瓷管靠近单电池一端的外部设有锥形凸起，所述锥形凸起上设有防脱落挂盘。5.如权利要求1所述的一种dc-sofc单电池性能测试装置，其特征在于，所述防脱落挂盘为两半式结构，分别为左盘和右盘，所述左盘和右盘通过螺栓连接。6.如权利要求5所述的一种dc-sofc单电池性能测试装置，其特征在于，所述左盘和右盘的端部设有相互配合的螺纹孔，所述左盘的外部设有一个或两个凹陷，所述凹陷靠近左盘的端部，所述螺纹孔不贯穿凹陷。7.如权利要求1所述的一种dc-sofc单电池性能测试装置，其特征在于，所述装置本体的上方设有单电池夹具支撑托板，所述单电池夹具支撑托板上方安装有u型拉手；所述单电池夹具支撑托板的顶部设有夹紧耐高温陶瓷管和阴极空气导管的万能夹紧装置，所述万能夹紧装置的两个夹紧面上设有相配合的齿形。8.如权利要求7所述的一种dc-sofc单电池性能测试装置，其特征在于，所述万能夹紧装置包括两个“l”型的半体，半体竖直段的顶端设有凸起，半体水平段上设有与凸起相配合的长条形槽口，通过设有相配合的凸起和长条形槽口，实现横向固定，所述两个半体的竖直段上设有相对应的螺纹孔，通过设有螺纹孔，可通过螺栓实现纵向固定。9.如权利要求4所述的一种dc-sofc单电池性能测试装置，其特征在于，所述耐高温陶瓷管的顶端设有圆盘式凸起，所述圆盘式凸起上设有陶瓷管防脱螺母，所述陶瓷管防脱螺母的上部与导气管四通接头通过螺纹连接，所述导气管四通接头的横向一端连接圆头温度传感器，所述导气管四通接头横向的另一端通过管接头与导气管连接，导气管与尾气处理装置相连接，所述导气管四通接头的顶端设有t型进气管，所述t型进气管尾部通过耐高温陶瓷管深入到单电池的正上方，t型进气管下方装有弹性密封垫圈，所述t型进气管17的上方与直角管接头，所述直角管接头与热电偶连接，所述热电偶的一端穿过直角管接头、陶瓷管防脱螺母、t型进气管、耐高温陶瓷管深入到单电池的正上方，所述直角管接头和热电偶螺接或顶丝连接或弹簧顶珠连接或插接；所述圆盘式凸起的外径大于锥形凸起的外径。10.如权利要求9所述的一种dc-sofc单电池性能测试装置，其特征在于，所述直角管接头与进气管相连接，进气管与非反应气体钢瓶连接；所述导气管四通接头的顶端与t型进气管螺纹连接，所述导气管四通接头的上方通道的内壁一周设有凸起的环形台。

技术总结

本申请属于燃料电池的测试领域，具体为一种DC-SOFC单电池性能测试装置，包括装置本体，所述装置本体的外部设有程序控制高温炉，所述装置本体的中心位置设有用于放置固体燃料的耐高温陶瓷管，所述耐高温陶瓷管的顶部穿过装置本体的顶部，所述耐高温陶瓷管的底部设有单电池，单电池的正负极上均连接有导线，所述单电池的正下方设有阴极空气导管，所述阴极空气导管穿过装置本体的顶部。通过设有阴极空气导管，其目的是与耐高温陶瓷管内的固体燃料在程序控制高温炉的加热高温下发生氧化还原反应产生电信号。本申请能实现固体氧化物燃料单电池的快速检测；本申请构造简单，组装方便，易于操作，能够大大节约科研成本。能够大大节约科研成本。能够大大节约科研成本。