質(zhì)子交換膜是質(zhì)子交換膜燃料電池的核心部件，在燃料電池內(nèi)部，質(zhì)子交換膜為質(zhì)子的遷移和輸送提供通道，使得質(zhì)子經(jīng)過膜從陽極到達(dá)陰極，與外電路的電子轉(zhuǎn)移構(gòu)成回路，向外界提供電流，因此質(zhì)子交換膜的性能對(duì)燃料電池的性能起著非常重要的作用。質(zhì)子交換膜的質(zhì)量控制是質(zhì)子交換膜燃料電池生產(chǎn)中的關(guān)鍵項(xiàng)目，

  今天我們普創(chuàng)工業(yè)科技和大家了解一下《GB/T20042.3-2022質(zhì)子交換膜燃料電池第3部分:質(zhì)子交換膜測(cè)試方法質(zhì)子交換膜的檢測(cè)項(xiàng)目和測(cè)試方法。 

一、力學(xué)性能測(cè)試： 拉伸強(qiáng)度+180°剝離強(qiáng)度測(cè)試

檢測(cè)儀器：ETT-AM電子拉力試驗(yàn)機(jī)

   1、 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。

樣品制備與調(diào)節(jié)

    （1）質(zhì)子交換膜樣品應(yīng)沿送試材料縱向和橫向分別等間隔裁取，根據(jù)GB/T1040.3-2006規(guī)定的方法裁成一定尺寸的啞鈴或長(zhǎng)條形狀。樣品邊緣應(yīng)平滑無缺口。

    （2）樣品按每個(gè)試驗(yàn)方向?yàn)橐唤M,每組樣品數(shù)應(yīng)滿足3次有效試驗(yàn)的要求。

    （3）按樣品尺寸要求準(zhǔn)確打印或畫出標(biāo)線。此標(biāo)線應(yīng)對(duì)樣品不產(chǎn)生任何影響。

    （4）質(zhì)子交換膜樣品應(yīng)在溫度為23℃+2℃，相對(duì)濕度為50%+5%的恒溫恒濕條件下，放置時(shí)間至少4h。

   測(cè)試方法

    （1）在溫度為23℃+2℃,相對(duì)濕度為50%+5%的恒溫恒濕條件下，測(cè)量樣品厚度。每個(gè)樣品的厚度及寬度應(yīng)在標(biāo)距內(nèi)測(cè)量3點(diǎn)，取其平均值。厚度測(cè)量精確度為+0.2%，寬度測(cè)量精確度為士0.5%。

    （2）將質(zhì)子交換膜樣品置于ETT-AM智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)夾具中,使樣品縱軸與上、下夾具中心連線相重合，并將其夾緊。

    （3）試驗(yàn)速度:測(cè)定拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率時(shí)，可以采用不同的拉伸速度，在50mm/min~200mm/min范圍內(nèi)選取。對(duì)于每種拉伸速度,應(yīng)分別適用單獨(dú)的試樣。

    （4）樣品斷裂后,讀取相應(yīng)的負(fù)荷值。若樣品斷裂在標(biāo)線以外的部位時(shí)，該次試驗(yàn)無效。

  2、180°剝離強(qiáng)度測(cè)試

1.試樣制備：

    質(zhì)子交換膜試驗(yàn)樣品呈長(zhǎng)條狀,縱向兩邊平行，試樣寬度為15mm士0.1mm，長(zhǎng)度不少于250mm;每組樣條不少于5條。沿試樣方向?qū)?fù)合層與基材預(yù)先剝離50mm,被剝開部分不應(yīng)有明顯損傷。

2.測(cè)試方法：

    此項(xiàng)測(cè)試可采用ETT-AM拉力試驗(yàn)機(jī)，應(yīng)使試樣的破壞負(fù)載在滿標(biāo)負(fù)荷的15%~85%之間。力值示值誤差不應(yīng)大于1%。試驗(yàn)機(jī)應(yīng)以上升速度為300mm/min+10mm/min或合適的速度連續(xù)剝離，并能自動(dòng)記錄有關(guān)位移和負(fù)荷。

二、氣體透過率測(cè)試： 氣體透過率：    在恒定溫度和單位壓力差下,穩(wěn)定透過時(shí),單位時(shí)間內(nèi)透過質(zhì)子交換膜試樣單位面積的氣體的體積。

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

檢測(cè)儀器：GTR-V3氣體透過率（壓差法）

測(cè)試方法：

    （1）將壓差法氣體滲透儀的高壓室和低壓室分離，把真空油脂均勻涂抹在低壓室試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試標(biāo)志線之外的區(qū)域。

    （2）將一片按照要求裁切好的中速定性濾紙放置于低壓室試驗(yàn)臺(tái)中央空穴的正上方。

    （3）將準(zhǔn)備好的質(zhì)子交換膜樣品分別平整貼附于涂有油脂的低壓室試驗(yàn)臺(tái)上,確保樣品與油脂接觸區(qū)域無氣泡產(chǎn)生。

    （4）將高壓室與低壓室緊密閉合,開啟水浴循環(huán),溫度控制裝置設(shè)定溫度為23℃。

    （5）開啟氣體滲透儀電源開關(guān)，打開儀器計(jì)算機(jī)操作軟件，運(yùn)行安全氣體(氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w)置換過程，時(shí)間不低于600s。

    （6）安全氣體置換結(jié)束后，切換閥門，通入高純氫氣，同時(shí)開啟真空泵,高壓室和低壓室同時(shí)抽空脫氣至10Pa以下。

    （7）關(guān)閉隔斷閥,打開試驗(yàn)氣瓶和氣源開關(guān)向高壓室充試驗(yàn)氣體高壓室的氣體壓力應(yīng)在1.0x10Pa~1.1x105Pa范圍內(nèi)。壓力過高時(shí),應(yīng)開啟隔斷閥排出。

    （8）脫氣結(jié)束后,儀器自動(dòng)關(guān)閉高、低壓室排氣閥，開始透氣試驗(yàn)。

    （9）剔除試驗(yàn)開始的非線性滲透階段，記錄低壓室的壓力變化值A(chǔ)P和試驗(yàn)時(shí)間t。

    （10）繼續(xù)試驗(yàn)直到在相同的時(shí)間間隔內(nèi)的低壓室壓力變化保持恒定，達(dá)到穩(wěn)定透過。至少取3個(gè)連續(xù)時(shí)間間隔的壓差值,求其算數(shù)平均值,以此計(jì)算該試樣的氣體透過率及氣體透過系數(shù)。

  三、厚度均勻性測(cè)試：    質(zhì)子交換膜的厚度均勻性測(cè)試

檢測(cè)儀器：PTT-03A厚度儀：

測(cè)試樣品可以為正方形或圓形，有效面積至少為100cm2樣品應(yīng)無折皺、缺陷和破損。在溫度為23℃士2℃,相對(duì)濕度為50%士5%條件下放置12h以上。

  測(cè)試方法：

    （1）每次測(cè)量前應(yīng)校準(zhǔn)測(cè)厚儀的零點(diǎn),且在每個(gè)試樣測(cè)量后應(yīng)重新檢查其零點(diǎn)。

    （2）測(cè)量時(shí)將測(cè)量頭平緩放下，避免樣品變形。測(cè)試過程測(cè)試頭施加在樣品表面的強(qiáng)度在0.7N/cm2~2N/cm之間選取。

    （3）在溫度為23℃+2℃，相對(duì)濕度為50%+5%的恒溫恒濕環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試。每100cm樣品的測(cè)試點(diǎn)不少于30個(gè)，且均勻分布。測(cè)試點(diǎn)距離樣品邊緣應(yīng)大于5mm。每組樣品至少3個(gè)。

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