近日，廣東皓天檢測(cè)儀器有限公司與中國(guó)達(dá)成重要合作，雙方共同開(kāi)展恒溫恒濕彎折測(cè)試項(xiàng)目，旨在破解氫燃料電池質(zhì)子交換膜在彎折疲勞方面的關(guān)鍵技術(shù)難題，為提升氫燃料電池的性能與穩(wěn)定性提供技術(shù)支撐。
氫燃料電池作為一種高效、清潔的能源轉(zhuǎn)換裝置，在汽車(chē)、分布式發(fā)電等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。其中，質(zhì)子交換膜是燃料電池的核心部件，它不僅承擔(dān)著傳導(dǎo)質(zhì)子的關(guān)鍵作用，還需隔離正負(fù)極的反應(yīng)氣體。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，質(zhì)子交換膜常因電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)的微小形變、振動(dòng)等因素承受彎折應(yīng)力，加之燃料電池工作環(huán)境的溫濕度變化，加速了質(zhì)子交換膜的疲勞失效，嚴(yán)重影響了電池的使用壽命與性能。
廣皓天憑借在材料測(cè)試設(shè)備領(lǐng)域的深厚技術(shù)積累，為此次合作提供了定制化的恒溫恒濕彎折試驗(yàn)機(jī)。該設(shè)備具備性能指標(biāo)，溫度控制范圍可達(dá) - 40℃至 150℃，濕度控制精度在 20% 至 98% RH 之間，誤差僅為 ±3%，能夠精準(zhǔn)模擬氫燃料電池在不同工況下的復(fù)雜環(huán)境。在彎折測(cè)試方面，設(shè)備的彎折角度可在 0° 至 180° 之間連續(xù)調(diào)節(jié)，彎折半徑涵蓋 R1 至 R20 多種規(guī)格，彎折測(cè)試速率為每分鐘 10 至 60 次，循環(huán)次數(shù)可達(dá) 9999 萬(wàn)次，充分滿(mǎn)足質(zhì)子交換膜在不同使用場(chǎng)景下的彎折壽命測(cè)試要求。 中科院的科研團(tuán)隊(duì)則利用其在材料科學(xué)領(lǐng)域的前沿研究成果與豐富的科研經(jīng)驗(yàn)，對(duì)質(zhì)子交換膜在恒溫恒濕彎折條件下的失效機(jī)理展開(kāi)深入研究。通過(guò)微觀檢測(cè)技術(shù)，如原子力顯微鏡、掃描電鏡等，科研人員實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)質(zhì)子交換膜在彎折過(guò)程中的微觀結(jié)構(gòu)變化，結(jié)合設(shè)備采集的應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、濕度等多參數(shù)數(shù)據(jù)，構(gòu)建質(zhì)子交換膜彎折疲勞的失效模型。
在合作過(guò)程中，雙方發(fā)現(xiàn)質(zhì)子交換膜在高溫高濕環(huán)境下，由于水分子的溶脹作用，其力學(xué)性能會(huì)發(fā)生顯著變化，在彎折應(yīng)力下更易出現(xiàn)裂紋與破損。針對(duì)這一問(wèn)題，中科院團(tuán)隊(duì)提出通過(guò)優(yōu)化質(zhì)子交換膜的材料配方與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，引入具有自修復(fù)功能的納米材料，增強(qiáng)質(zhì)子交換膜在復(fù)雜環(huán)境下的抗彎折能力。廣皓天則基于測(cè)試數(shù)據(jù)，對(duì)試驗(yàn)機(jī)的控制算法進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步提升設(shè)備在模擬復(fù)雜工況時(shí)的精度與穩(wěn)定性。
目前，該合作項(xiàng)目已取得階段性成果。通過(guò)對(duì)多種新型質(zhì)子交換膜材料的測(cè)試與分析，科研團(tuán)隊(duì)成功篩選出數(shù)種抗彎折性能優(yōu)異的材料方案，有望將質(zhì)子交換膜的彎折疲勞壽命提升 50% 以上。這一成果不僅為氫燃料電池的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了關(guān)鍵技術(shù)突破，也為雙方在材料測(cè)試與科研創(chuàng)新領(lǐng)域的深度合作積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。
廣皓天相關(guān)負(fù)責(zé)人表示：“與中科院的合作，是廣皓天在技術(shù)創(chuàng)新道路上的重要里程碑。未來(lái)，我們將繼續(xù)加大研發(fā)投入，與科研機(jī)構(gòu)緊密合作，為更多行業(yè)的技術(shù)升級(jí)提供優(yōu)質(zhì)的測(cè)試設(shè)備與解決方案。" 中科院項(xiàng)目負(fù)責(zé)人也指出：“此次合作充分發(fā)揮了雙方的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，我們有信心在氫燃料電池關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得更多突破，推動(dòng)我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。" 隨著項(xiàng)目的持續(xù)推進(jìn)，預(yù)計(jì)在未來(lái)一年內(nèi)，將形成一套完整的質(zhì)子交換膜彎折疲勞測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)與優(yōu)化方案，為氫燃料電池產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；瘧?yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
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