燃料電池核心部件質子交換膜的檢測方法和儀器

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　　質子交換膜燃料電池(簡稱PEMFC)要用質子交換膜當做電解質的燃料電池，是把外麵提供 的燃料(氫氣)和空氣中氧化劑(氧氣)的化學變化經過電化學反應立即轉化為(wei) 電能、熱能與(yu) 其他化學反應產(chan) 物的發電裝置。因為(wei) 車配質子交換膜燃料電池匯聚了氫、熱、電、壓力等全部安全風險，故此，規範GB/T20042.2-2008對質子交換膜燃料電池堆安全係數給出了具體(ti) 要求及設計方案提醒。質子交換膜當做PEMFC的關(guan) 鍵部件之一，其每一項性能參數測試就成為(wei) 了製造業(ye) 企業(ye) 對於(yu) 產(chan) 品質量控製的重點目標。

　　簡述

　　質子交換膜燃料電池的重要構造包含質子交換膜、兩(liang) 邊的多孔電極催化劑層和氣體(ti) 擴散層，及其兩(liang) 邊構成氣體(ti) 傳(chuan) 輸通道和電子導體(ti) 的極板。在其中，質子交換膜是燃料電池的關(guan) 鍵部件之一。質子交換膜(縮寫(xie) 為(wei) PEM)是一種離子聚合物的半透膜，厚度一般僅(jin) 為(wei) 10μm左右，設計方案用以質子傳(chuan) 輸阻隔氧或氫。能傳(chuan) 送質子但是對電子絕緣，發揮傳(chuan) 輸氫離子、阻隔燃料和氧化劑、阻絕電子的作用。故此，PEM決(jue) 定著燃料電池使用性能、穩定性能經久耐用性，需要具備下麵六種基本特性：質子導電率、穩定性能、透氣性能、吸水能力、水電滲透性及其力學強度。

　　目前，國內(nei) 有關(guan) 質子交換膜功能測試的標準有GBT20042.3-2022《質子交換膜燃料電池第3部分：質子交換膜檢測方法》。此規範針對質子交換膜的“拉伸強度"、“180°剝離強度"、“氣體(ti) 透過率"、“氣體(ti) 透過係數"、“厚度"等性能參數測試，給出了明確的技術要求與(yu) 檢測方法。我司借這篇文章為(wei) 新能源行業(ye) 客戶提供燃料電池質子交換膜的產(chan) 品功能測試解決(jue) 方案，期待與(yu) 行業(ye) 中的企事業(ye) 單位增進技術交流與(yu) 合作。

　　一、氣體(ti) 阻隔功能測試(氣體(ti) 透過率/氣體(ti) 透過係數/透氣率)

　　質子交換膜當做PEMFC的核心部件之一，它可以將陰極和陽極分分開，阻攔燃料(氫氣)和氧化劑(氧氣)立即相混發生反應。該功能可以使用氣體(ti) 透過率來判定，氣體(ti) 透過率越高，則膜的氣體(ti) 阻隔特性越差，氫氣和氧氣觸碰越多，便會(hui) 導致電池兩(liang) 極電勢差就越低，電池的開路電壓也就越低。故此，質子交換膜材料的氣體(ti) 透過率指標也極為(wei) 重要，是公司需要重點監管使用性能之一。

　　PB-03壓差法氣體(ti) 滲透儀(yi) ，是一款技術專(zhuan) 業(ye) 用以薄膜試樣的氣體(ti) 透過率測試儀(yi) ，基於(yu) 壓差法的測試原理，適用塑料薄膜、複合膜、高阻隔材料、片材、金屬箔片在各種溫度下的氣體(ti) 透過率、溶解度係數、擴散係數、滲透係數的測定。儀(yi) 器符合並滿足GBT20042.3-2022《質子交換膜燃料電池第3部分：質子交換膜檢測方法》規範中對質子交換膜的“氣體(ti) 透過率"和“氣體(ti) 透過係數"指標的試驗標準，可技術專(zhuan) 業(ye) 用以測試質子交換膜的氣體(ti) 透過特性，可測試氫氣透過、氧氣透過等。

　　XLW-H 智能電子拉力試驗機

　　二、力學強度測試(拉伸強度/斷裂拉伸/剝離強度)

　　質子交換膜力學強度指標的好壞直接關(guan) 係到材料本身耐機械損傷(shang) 的能力，從(cong) 而影響其機械穩定性及其燃料電池堆使用年限。規範GBT20042.3-2022對“拉伸強度"、“斷裂拉伸應變"、“彈性模量"、“180°剝離強度"指標測試有明確的要求。

　　針對質子交換膜的力學強度測試，推薦使用XLW-H智能電子拉力試驗機完成檢驗。以XLW-H拉力機為(wei) 例，該儀(yi) 器是一款技術專(zhuan) 業(ye) 用以測試各種軟質材料拉伸性能等力學特性的電子拉力試驗機，采用0.5級高精密力值傳(chuan) 感器，一台試驗機集成拉伸、剝離、撕裂、熱封、定伸抗拉、下壓等專(zhuan) 業(ye) 單獨的測試流程，為(wei) 消費者提供多種多樣檢驗項目分析，可以滿足多種多樣檢測需求。融合規範試驗標準，XLW-H拉力機一台設備就可以完成質子交換膜的拉伸高度、斷裂拉伸、180°剝離強度測試，同時，配備技術專(zhuan) 業(ye) 穿刺力測試夾具，可以進行膜材的抗穿刺功能測試。一物多用，性價(jia) 比特別高的。

　　三、厚度測試

　　質子交換膜厚度與(yu) 燃料電池安全性與(yu) 特點息息相關(guan) ，主要是因為(wei) 質子交換膜的質子傳(chuan) 輸阻力是燃料電池輸出壓降的重要構成之一，厚度大就表示傳(chuan) 輸阻力大特性低，厚度小則非常容易壓傷(shang) 刺穿;與(yu) 此同時質子交換膜中的融合水從(cong) 陰極側(ce) 反向擴散到陽極側(ce) 是由兩(liang) 邊之間的水分含量梯度推動的，厚度小則水分含量梯度大，反向擴散強，從(cong) 而允許更多的融合水電遷移，提升活性總麵積裏的電流密度。因此可見，公司對質子交換膜厚度參數確認與(yu) 監測至關(guan) 重要。

　　質子交換膜的厚度均一性測試，推薦選用CHY-CAKaiyun官方体育進行檢測。CHY-CA是一款高精密、高反複性的機械接觸式精密Kaiyun官方体育，技術專(zhuan) 業(ye) 適用量程範圍內(nei) 的薄膜、薄片、紙張、瓦楞紙板、紡織材料、非織造布、固體(ti) 絕緣材料等各類材料的厚度精密測量。儀(yi) 器內(nei) 置了全新一代操控分析係統，實際操作十分友好、數據處理方法智能化;並且支持公司擁有的數據盾係統，為(wei) 消費者提供極為(wei) 可靠的檢測報告和檢測報告管理的功能。

　　歸納

　　近些年，新能源技術燃料電池行業(ye) 的高速發展不斷加快，燃料電池電堆及係統正朝功率大的迅速優(you) 化升級，技術實力也會(hui) 跟著快速提升。產(chan) 業(ye) 迅猛發展，再進一步推動了產(chan) 業(ye) 的規範性、細節化、明確具體(ti) ，特別關(guan) 注燃料電池操控技術的研發與(yu) 掌控。如果您想了解其他信息內(nei) 容，可隨時谘詢我們(men) 。