燃料电池质子交换膜透气性测试仪

质子交换膜燃料电池是一种使用质子交换膜作为核心部件的燃料电池。这种电池在交通、固定式应用和便携式应用等领域有广泛的应用。质子交换膜是质子交换膜燃料电池中的核心部件，其作用主要包括作为质子传导媒介、电极反应介质、催化剂载体、阴极和阳极反应物隔离物，为燃料电池工作提供氢离子通道并隔离两极反应气体。这种膜通常具有较低的温度/压力范围（50至100°C），并使用特殊的质子传导聚合物电解质膜。它的透气性是主要的关注点之一，我们根据GB/T20042.3-2022标准，来了解一下燃料电池质子交换膜透气性测试方法。

 

检测仪器

 

首先我们来了解一下气体透过率和气体透过系数的定义：

气体透过率是指在恒定温度和单位压力差下，稳定透过时，单位时间内透过质子交换膜试样单位面积的气体的体积。

气体透过系数指在恒定温度和单位压力差下，在稳定透过时，单位时间内透过试样单位厚度、单位面积的气体的体积。

燃料电池质子交换膜透气性测试可选用OGT-G3压差法气体渗透仪来进行检测，采用真空法测试原理，它适用于各种包装材料、高阻隔材料等在各种温度条件下气体透过率及扩散系数、溶解度系数、渗透系数的测定。

 

 

测试方法

 

（1）将压差法气体渗透仪的高压室和低压室分离，把真空油脂均匀涂抹在低压室试验台测试标志线之外的区域。

（2）将一片按照要求裁切好的中速定性滤纸放置于低压室试验台中央空穴的正上方。

（3）将准备好的质子交换膜样品分别平整贴附于涂有油脂的低压室试验台上，确保样品与油脂接触区域无气泡产生。

（4）将高压室与低压室紧密闭合，开启水浴循环，温度控制装置设定温度为23℃。

（5）开启气体渗透仪电源开关，打开仪器计算机操作软件，运行安全气体（氮气或其他惰性气体）置换过程，时间不低于600s。

（6）安全气体置换结束后，切换阀门，通入高纯氢气，同时开启真空泵，高压室和低压室同时抽空脱气至10Pa以下。

（7）关闭隔断阀，打开试验气瓶和气源开关向高压室充试验气体高压室的气体压力应在1.0x10Pa~1.1x105Pa范围内。压力过高时，应开启隔断阀排出。

（8）脱气结束后，仪器自动关闭高、低压室排气阀，开始透气试验。

（9）剔除试验开始的非线性渗透阶段，记录低压室的压力变化值AP和试验时间t。

（10）继续试验直到在相同的时间间隔内的低压室压力变化保持恒定，达到稳定透过。至少取3个连续时间间隔的压差值，求其算数平均值，以此计算该试样的气体透过率及气体透过系数。

 

结语

    通过对质子交换膜透气性的测试，可以了解到在不同的温度、湿度和压力条件下，质子交换膜的透气性会有所变化。通过测试这些条件下的透气性，可以了解膜材料在不同环境下的性能表现，为燃料电池的实际应用提供更有针对性的解决方案。它不仅有助于评估膜材料的性能和优化制备工艺，还能为燃料电池的实际应用提供重要的参考数据。