原標(biāo)題：質(zhì)子交換膜檢測(cè)儀器設(shè)備及測(cè)試方法

                 燃料電池堆關(guān)鍵部件質(zhì)子交換膜性能測(cè)試方案

    質(zhì)子交換膜燃料電池的重要構(gòu)造包含質(zhì)子交換膜、兩邊的多孔電極催化劑層和氣體擴(kuò)散層，及其兩邊構(gòu)成氣體傳輸通道和電子導(dǎo)體的極板。在其中，質(zhì)子交換膜是燃料電池的關(guān)鍵部件之一。質(zhì)子交換膜(縮寫為PEM)是一種離子聚合物的半透膜，厚度一般僅為10μm左右，設(shè)計(jì)方案用以質(zhì)子傳輸阻隔氧或氫。能傳送質(zhì)子但是對(duì)電子絕緣，發(fā)揮傳輸氫離子、阻隔燃料和氧化劑、阻絕電子的作用。

    因此，PEM決定著燃料電池使用性能、穩(wěn)定性和經(jīng)久耐用性，需要具備下面六種基本特性：質(zhì)子導(dǎo)電率、穩(wěn)定性能、透氣性能、吸水能力、水電滲透性及其力學(xué)強(qiáng)度。

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    一、質(zhì)子交換膜氣體透過(guò)率/質(zhì)子交換膜氣體透過(guò)系數(shù)/質(zhì)子交換膜透氣率

    質(zhì)子交換膜當(dāng)作PEMFC的核心部件之一，它可以將陰極和陽(yáng)極分分開，阻攔燃料(氫氣)和氧化劑(氧氣)立即相混發(fā)生反應(yīng)。該功能可以使用氣體透過(guò)率來(lái)判定，氣體透過(guò)率越高，則膜的氣體阻隔特性越差，氫氣和氧氣觸碰越多，便會(huì)導(dǎo)致電池兩極電勢(shì)差就越低，電池的開路電壓也就越低。

    因此，質(zhì)子交換膜氣體透過(guò)率檢測(cè)也極為重要，是公司需要重點(diǎn)監(jiān)管使用性能之一。

    氣體透過(guò)率

    在恒定溫度和單位壓力差下,穩(wěn)定透過(guò)時(shí),單位時(shí)間內(nèi)透過(guò)質(zhì)子交換膜試樣單位面積的氣體的體積。

    氣體透過(guò)系數(shù)

    在恒定溫度和單位壓力差下，在穩(wěn)定透過(guò)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)透過(guò)試樣單位厚度、單位面積的氣體的體積。

    眾測(cè)機(jī)電研發(fā)生產(chǎn)的壓差法氣體滲透儀用于薄膜試樣的氣體透過(guò)率試驗(yàn)儀，適用塑料薄膜、復(fù)合膜、高阻隔材料、片材、金屬箔片在各種溫度下的氣體透過(guò)率、溶解度系數(shù)、擴(kuò)散系數(shù)、滲透系數(shù)的測(cè)定。儀器符合并滿足GB/T20042.3-2022《質(zhì)子交換膜燃料電池第3部分：質(zhì)子交換膜檢測(cè)方法》規(guī)范中對(duì)質(zhì)子交換膜的“氣體透過(guò)率”和“氣體透過(guò)系數(shù)”指標(biāo)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，可技術(shù)專業(yè)用以測(cè)試質(zhì)子交換膜的氣體透過(guò)特性，可測(cè)試氫氣透過(guò)、氧氣透過(guò)等。

質(zhì)子交換膜透氣性測(cè)試儀

    二、力學(xué)強(qiáng)度測(cè)試(拉伸強(qiáng)度/斷裂拉伸/剝離強(qiáng)度)

    質(zhì)子交換膜力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)的好壞直接關(guān)系到材料本身耐機(jī)械損傷的能力，從而影響其機(jī)械穩(wěn)定性及其燃料電池堆使用年限。規(guī)范GB/T20042.3-2022對(duì)“拉伸強(qiáng)度”、“斷裂拉伸應(yīng)變”、“彈性模量”、“180°剝離強(qiáng)度”指標(biāo)測(cè)試有明確的要求。

    拉伸強(qiáng)度

    在給定溫度、濕度和拉伸速度下,在標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)子交換膜試樣上施加拉伸力，質(zhì)子交換膜試樣斷裂前所承受的最大拉伸力與試樣的橫截面面積的比值。

    彈性模量

    質(zhì)子交換膜中,應(yīng)力應(yīng)變曲線上初始直線部分的斜率。

    斷裂拉伸應(yīng)變

    質(zhì)子交換膜試樣發(fā)生斷裂時(shí),原始標(biāo)距單位長(zhǎng)度的增量。

    質(zhì)子交換膜力學(xué)強(qiáng)度測(cè)試，推薦使用眾測(cè)機(jī)電研發(fā)生產(chǎn)的電子拉力試驗(yàn)機(jī)TST-01B成質(zhì)子交換膜的拉伸高度、斷裂拉伸、180°剝離強(qiáng)度測(cè)試，同時(shí)，配備技術(shù)專業(yè)穿刺力測(cè)試夾具，可以進(jìn)行膜材的抗穿刺功能測(cè)試。

電子拉力試驗(yàn)機(jī)

    三、質(zhì)子交換膜厚度檢測(cè)

    質(zhì)子交換膜厚度與燃料電池安全性與特性息息相關(guān)，主要是因?yàn)橘|(zhì)子交換膜的質(zhì)子傳輸阻力是燃料電池輸出壓降的重要構(gòu)成之一，厚度大就表示傳輸阻力大特性低，厚度小則非常容易壓傷刺穿;與此同時(shí)質(zhì)子交換膜中的融合水從陰極側(cè)反向擴(kuò)散到陽(yáng)極側(cè)是由兩邊之間的水分含量梯度推動(dòng)的，厚度小則水分含量梯度大，反向擴(kuò)散強(qiáng)，從而允許更多的融合水電遷移，提升活性總面積里的電流密度。

    因此可見，公司對(duì)質(zhì)子交換膜厚度參數(shù)檢測(cè)也至關(guān)重要。

    質(zhì)子交換膜厚度均勻性測(cè)試，推薦選用眾測(cè)機(jī)電研發(fā)生產(chǎn)的測(cè)厚儀THK-01進(jìn)行檢測(cè)，本厚度檢測(cè)儀是一款高精密、高反復(fù)性的機(jī)械接觸式精密測(cè)厚儀

交換膜測(cè)厚儀

    近些年，新能源技術(shù)燃料電池行業(yè)的高速發(fā)展不斷加快，燃料電池電堆及系統(tǒng)正朝功率大的迅速優(yōu)化升級(jí)，技術(shù)實(shí)力也會(huì)跟著快速提升。產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，再進(jìn)一步推動(dòng)了產(chǎn)業(yè)的規(guī)范性、細(xì)節(jié)化、明確具體，特別關(guān)注燃料電池操控技術(shù)的研發(fā)與掌控。想了解更多質(zhì)子交換膜檢測(cè)儀器及相關(guān)試驗(yàn)方法，可咨詢濟(jì)南眾測(cè)機(jī)電！