一种可视化测试装置的制作方法

1.本实用新型属于电解水制氢技术领域，尤其涉及一种可视化测试装置。


背景技术：

2.氢能作为极具发展潜力的清洁能源，在燃料电池领域发挥着不可替代的重要作用，而作为提供氢能主要途径之一的电解水制氢，其反应原理简单、装置成本较低，应用广泛，处于快速发展期。
3.电解水制氢是在电解池中通入直流电使水发生化学反应分解成氢气和氧气，其中气体扩散层和双极板在电解水制氢中起到制成催化层、收集电流、传导气体的重要作用；在电解水环境中，水、气体在流道和扩散层中的传输行为直接影响着电解池的性能和使用寿命，所以气泡和水在扩散层和流道中传输行为的研究极为重要。
4.但是，现有技术中对于气体在扩散层和流道中的动力学轨迹缺少直观化的测试与表征，也缺少对流道和扩散层传输性能的直观化、简单可视化的测试装置，气泡吸附、脱附等现象的测试过程记录繁琐。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例提供一种可视化测试装置，旨在解决现有技术中缺少对流道和扩散层性能直观记录和测试装置等问题。
6.本实用新型为解决上述问题提供的技术方案是：
7.一种可视化测试装置，包括透明密封盖、透明容器和螺栓；所述透明密封盖通过所述螺栓固定在所述透明容器的上端；所述透明密封盖上端设有密封盖进气口和贯穿所述透明密封盖的多个螺纹孔；
8.所述透明容器的容器壁上端设置有进液口，所述进液口通过所述透明容器内部的容器气路与所述透明容器的内部底端连通；所述进液口所在的容器壁侧面还设置有贯穿所述容器壁的进气口，所述容器壁的侧面上还设置有贯穿所述容器壁的出液口，所述进气口与所述出液口相对设置；所述透明容器内部设置有样品放置台，所述样品放置台上端由所述螺栓固定，所述螺栓穿过所述螺纹孔后固定在所述样品放置台上端，所述样品放置台下端通过多个扩散层支撑柱与所述透明容器内部的底端支撑连接。
9.作为优选的实施方式，所述容器气路设置在所述透明容器内部；所述容器气路的上端连通所述进液口，下端连通所述透明容器内部底面。所述容器气路可通过所述密封盖进气口注入气体，也可通过所述进液口通入液体。
10.作为优选的实施方式，所述透明密封盖上设置有流道结构所述透明密封盖上可直接加工出流道结构，针对需要测试的不同流道，可为其设计专用的透明密封盖模具。
11.作为优选的实施方式，所述流道结构包括多个流道、多个脊和一个凸台，所述流道和所述脊均设置在所述凸台上，且所述流道和所述脊交替整齐排列。所述凸台位于透明密封盖正中间，所述凸台的高度由扩散层和所述脊的距离和所述进液口和所述出液口的位置
决定。
12.作为优选的实施方式，所述透明密封盖上的密封盖进气口可通过所述螺栓和所述透明密封盖的螺纹孔与所述透明容器进液口密封连接。
13.作为优选的实施方式，所述透明密封盖可通过所述螺栓和所述透明密封盖的螺纹孔与所述透明容器密封连接。一方面使扩散层固定不受进液进气操作影响位置变化、另一方面能减少漏液率。
14.作为优选的实施方式，所述进液口连接液泵。液体通过液泵送入，通过流量控制器调节液体流速，测试过程中出现的流体运动行为可由肉眼和高速摄像机捕捉观察。
15.作为优选的实施方式，所述进气口连接气泵。气体由气泵送入，通过流量控制器调节气泡状态，测试过程中出现的气泡状态变化可由肉眼和高速摄像机捕捉观察。
16.作为优选的实施方式，所述透明密封盖为方形。
17.作为优选的实施方式，所述透明容器为方形。
18.本实用新型采用上述技术方案所达到的有益效果是：通过本技术装置，能够实现对燃料电池、电解水装置用的扩散层材料进行疏气性能和气体透过性能测试，判断扩散层的疏气性，从而筛选良好性能的扩散层结构和材料，同时还可模拟电解水状态下的气泡产生行为，可对电解水过程中流道和扩散层贴合结构下的气泡产生、传输行为进行直观的研究与验证，从而判断流道和扩散层结构的合理性。验证流道结构性能时，可以添加扩散层、设计专用流道结构模具，模拟更加真实的电解环境。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
20.图1是本实用新型实施例的可视化测试装置的结构示意图。
21.图2是图1的可视化测试装置的透明容器俯视图。
22.图3是图1的可视化测试装置的左视图。
23.图4是图1的可视化测试装置的主视图。
24.图5是本实用新型一实施例中单扩散层性能测试装置密封盖的结构示意图。
25.图6是本实用新型另一实施例中流道结构性能测试装置密封盖的结构示意图。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改
变。
28.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
29.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
30.另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
31.目前，对于气体在扩散层和流道中的动力学轨迹缺少直观化的测试与表征，缺少对流道和扩散层传输性能的直观化、简单可视化，还有对运输过程中气泡吸附、脱附等现象进行测试过程记录的简单装置。因此，有必要提出一种可视化测试装置解决上述问题。
32.具体如图1至图4所示，本实用新型提出一种可视化测试装置，包括透明密封盖10、透明容器20和螺栓30；
33.所述透明密封盖10通过所述螺栓30固定在所述透明容器20的上端；所述透明密封盖10上端设有密封盖进气口11和贯穿所述透明密封盖10的多个螺纹孔12；
34.所述透明容器20的容器壁上端设置有进液口21，所述进液口21通过所述透明容器20内部的容器气路22与所述透明容器20的内部底端连通；所述进液口21所在的容器壁侧面还设置有贯穿所述容器壁的进气口23，所述容器壁的侧面上还设置有贯穿所述容器壁的出液口24，所述进气口23与所述出液口24相对设置；所述透明容器20内部设置有样品放置台25，所述样品放置台25上端由所述螺栓30固定，待测扩散层放置在所述样品放置台25上，所述螺栓30穿过所述螺纹孔12后固定在所述样品放置台25上端，所述样品放置台25下端通过多个扩散层支撑柱26与所述透明容器20内部的底端支撑连接。
35.在本技术实施例中，所述螺栓30设置有多个，且所述螺栓30与所述螺纹孔12一一对应设置。
36.作为优选的实施方式，所述容器气路22设置在所述透明容器20内部；所述容器气路22的上端连通所述进液21口，下端连通所述透明容器20内部底面的出气口27。所述容器气路22可通过所述密封盖进气口11注入气体，也可通过所述进液口21通入液体。
37.作为优选的实施方式，所述透明密封盖10上设置有流道结构；所述透明密封盖10上可直接加工出流道结构，针对需要测试的不同流道，可为其设计专用的透明密封盖模具。
38.作为优选的实施方式，所述流道结构包括凸台13、多个流道14和多个脊15，所述流道14和所述脊15均设置在所述凸台13上，且所述流道14和所述脊15交替整齐排列。所述凸台13位于透明密封盖10正中间，所述凸台13的高度由待测扩散层和所述脊15的距离和所述
进液口21和所述出液口24的位置决定。
39.作为优选的实施方式，所述透明密封盖10上的密封盖进气口11可通过所述螺栓30和所述透明密封盖10的螺纹孔12与所述透明容器20的进液口21密封连接。
40.作为优选的实施方式，所述透明密封盖10可通过所述螺栓30和所述透明密封盖10的螺纹孔12与所述透明容器20密封连接。一方面使待测扩散层固定不受进液进气操作影响位置变化、另一方面能减少漏液率。
41.作为优选的实施方式，所述进液口21连接液泵(图中未标识)。液体通过液泵送入，通过流量控制器调节液体流速，测试过程中出现的流体运动行为可由肉眼和高速摄像机捕捉观察。
42.作为优选的实施方式，所述进气口23连接气泵(图中未标识)。气体由气泵送入，通过流量控制器调节气泡状态，测试过程中出现的气泡状态变化可由肉眼和高速摄像机捕捉观察。
43.作为优选的实施方式，所述透明密封盖10为方形。
44.作为优选的实施方式，所述透明容器20为方形。
45.本技术结构适用于燃料电池、电解水装置，可以对燃料电池、电解水装置用的扩散层进行疏气性能和气体透过性能测试、对电解水过程中流道和扩散层贴合结构下的气泡产生、传输行为进行直观的研究与验证。
46.见图5所示，在一实施例中，透明密封盖10主要由螺纹孔12、密封盖进气口11和透明板16组成。
47.将所述透明密封盖10与透明容器20组装以完成装置搭建，见图1所示。
48.将待测扩散层水平置于扩散层放置台25上，所述待测扩散层尺寸与所述透明容器20内部尺寸相同，将所述透明密封盖10与所述透明容器20组装在一起，使用螺栓30通过透明密封盖10的四个螺纹孔12进行上力，使待测扩散层固定，不受进液进气操作影响其位置变化；还能使所述透明密封盖10与透明容器20完全密封，减少漏液率。所述待测扩散层固定完成后，使用液泵把水从进液口21送入所述透明容器20，水完全没过所述样品放置台25并可以流出后，停止供水，在所述透明容器20下方固定好高速摄像机，从密封盖进气口(主要用于检验静态(水泵关闭状态)下扩散层对气泡的亲疏性以及气体通过的难度)通入气体，使用流量控制器控制气体流量与流速，获得不同状态的气泡，最后通过肉眼和高速摄像机进行捕捉观察气泡在待测扩散层表面的行为，以比较该扩散层样品对气体的亲疏性和气体通过的难易程度。
49.见图6所示，在另一实施例中，带流道结构的透明密封盖101，主要由凸台13、流道14、脊15、密封盖进气口11组成，凸台13高度由扩散层和脊15的距离和进液口21和出液口24的位置决定，凸台13设置目的一：模拟电解水中扩散层与流道14、脊15的接触结构，目的二：液体从进液口21的位置进入可以直接进入流道14，渗入扩散层，最后再通过出液口24流出。
50.将带流道结构的透明密封盖101透明容器20组装以完成装置搭建，见图1所示。通过液泵调节流速从进液口21供水，记录水完全渗入扩散层并灌满底部容器所需要的时间，可判断扩散层的物质传输能力，加入墨水，配合高速摄像机可以观察水在电解池阳极环境中的运动行为。水完全浸没后，从出液口24流出，从密封盖进气口(此实施例为动态条件下检测，水泵开，模拟水在流道流动，气泡的生长过程、判断扩散层及水流道物质传输的合理
性)112通入气体，使用流量控制器调节气泡状态，使用高速摄像机从带流道结构的透明密封盖101上方捕捉气泡轨迹并分析气体运输行为，检测流道设计的合理性。
51.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种可视化测试装置，其特征在于，包括透明密封盖、透明容器和螺栓；所述透明密封盖通过所述螺栓固定在所述透明容器上端；所述透明密封盖上端设有密封盖进气口和贯穿所述透明密封盖的多个螺纹孔；所述透明容器的容器壁上端设置有进液口，所述进液口通过所述透明容器内部的容器气路与所述透明容器的内部底端连通；所述进液口所在的容器壁侧面还设置有贯穿所述容器壁的进气口，所述容器壁的侧面上还设置有贯穿所述容器壁的出液口，所述进气口与所述出液口相对设置；所述透明容器内部设置有样品放置台，所述样品放置台上端由所述螺栓固定，所述螺栓穿过所述螺纹孔后固定在所述样品放置台上端，所述样品放置台下端通过多个扩散层支撑柱与所述透明容器内部的底端支撑连接。2.如权利要求1所述的可视化测试装置，其特征在于，所述容器气路设置在所述透明容器内部；所述容器气路的上端连通所述进液口，下端连通所述透明容器内部底面。3.如权利要求1所述的可视化测试装置，其特征在于，所述透明密封盖上设置有流道结构。4.如权利要求3所述的可视化测试装置，其特征在于，所述流道结构包括多个流道、多个脊和凸台，所述流道和所述脊均设置于所述凸台上，且所述流道和所述脊交替排列设置。5.如权利要求1所述的可视化测试装置，其特征在于，所述透明密封盖上的密封盖进气口可通过所述螺栓和所述透明密封盖的螺纹孔与所述透明容器进液口密封连接。6.如权利要求1所述的可视化测试装置，其特征在于，所述透明密封盖可通过所述螺栓和所述透明密封盖的螺纹孔与所述透明容器密封连接。7.如权利要求1所述的可视化测试装置，其特征在于，所述进液口与液泵连接。8.如权利要求1所述的可视化测试装置，其特征在于，所述进气口与气泵连接。9.如权利要求1所述的可视化测试装置，其特征在于，所述透明密封盖为方形。10.如权利要求1所述的可视化测试装置，其特征在于，所述透明容器为方形。

技术总结
本实用新型适用于电解水制氢技术领域，提供了一种可视化测试装置，该测试装置包括透明密封盖、透明容器和螺栓；所述透明密封盖通过所述螺栓固定在所述透明容器上端。本申请可用于对燃料电池、电解水装置使用的扩散层材料进行疏气性能和气体透过性能测试，以此判断扩散层的疏气性，从而筛选良好性能的扩散层结构和材料，同时可模拟电解水状态下的气泡产生行为；还能用来对电解水过程中流道和扩散层贴合结构下的气泡产生、传输行为进行直观的研究与验证，判断流道和扩散层结构的合理性；验证流道结构性能时，添加扩散层、设计专用流道结构模具，模拟出的电解环境更真实。模拟出的电解环境更真实。模拟出的电解环境更真实。


技术研发人员：申桂鑫 杨骄 王晓哲 张震
受保护的技术使用者：深圳市氢瑞燃料电池科技有限公司
技术研发日：2023.04.13
技术公布日：2023/9/13