本文由濟(jì)南賽成電子科技有限公司提供

　　質(zhì)子交換膜燃料電池(簡稱PEMFC)要用質(zhì)子交換膜當(dāng)做電解質(zhì)的燃料電池，是把外面提供 的燃料(氫氣)和空氣中氧化劑(氧氣)的化學(xué)變化經(jīng)過電化學(xué)反應(yīng)立即轉(zhuǎn)化為電能、熱能與其他化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物的發(fā)電裝置。因?yàn)檐嚺滟|(zhì)子交換膜燃料電池匯聚了氫、熱、電、壓力等全部安全風(fēng)險，故此，規(guī)范GB/T20042.2-2008對質(zhì)子交換膜燃料電池堆安全系數(shù)給出了具體要求及設(shè)計方案提醒。質(zhì)子交換膜當(dāng)做PEMFC的關(guān)鍵部件之一，其每一項性能參數(shù)測試就成為了制造業(yè)企業(yè)對于產(chǎn)品質(zhì)量控制的重點(diǎn)目標(biāo)。

　　簡述

　　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)計方案用以質(zhì)子傳輸阻隔氧或氫。能傳送質(zhì)子但是對電子絕緣，發(fā)揮傳輸氫離子、阻隔燃料和氧化劑、阻絕電子的作用。故此，PEM決定著燃料電池使用性能、穩(wěn)定性能經(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。

　　目前，國內(nèi)有關(guān)質(zhì)子交換膜功能測試的標(biāo)準(zhǔn)有GBT20042.3-2022《質(zhì)子交換膜燃料電池第3部分：質(zhì)子交換膜檢測方法》。此規(guī)范針對質(zhì)子交換膜的“拉伸強(qiáng)度"、“180°剝離強(qiáng)度"、“氣體透過率"、“氣體透過系數(shù)"、“厚度"等性能參數(shù)測試，給出了明確的技術(shù)要求與檢測方法。我司借這篇文章為新能源行業(yè)客戶提供燃料電池質(zhì)子交換膜的產(chǎn)品功能測試解決方案，期待與行業(yè)中的企事業(yè)單位增進(jìn)技術(shù)交流與合作。

　　一、氣體阻隔功能測試(氣體透過率/氣體透過系數(shù)/透氣率)

　　質(zhì)子交換膜當(dāng)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(fā)生反應(yīng)。該功能可以使用氣體透過率來判定，氣體透過率越高，則膜的氣體阻隔特性越差，氫氣和氧氣觸碰越多，便會導(dǎo)致電池兩極電勢差就越低，電池的開路電壓也就越低。故此，質(zhì)子交換膜材料的氣體透過率指標(biāo)也極為重要，是公司需要重點(diǎn)監(jiān)管使用性能之一。

　　PB-03壓差法氣體滲透儀，是一款技術(shù)專業(yè)用以薄膜試樣的氣體透過率測試儀，基于壓差法的測試原理，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率、溶解度系數(shù)、擴(kuò)散系數(shù)、滲透系數(shù)的測定。儀器符合并滿足GBT20042.3-2022《質(zhì)子交換膜燃料電池第3部分：質(zhì)子交換膜檢測方法》規(guī)范中對質(zhì)子交換膜的“氣體透過率"和“氣體透過系數(shù)"指標(biāo)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，可技術(shù)專業(yè)用以測試質(zhì)子交換膜的氣體透過特性，可測試氫氣透過、氧氣透過等。

　　XLW-H 智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)

　　二、力學(xué)強(qiáng)度測試(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GBT20042.3-2022對“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)測試有明確的要求。

　　針對質(zhì)子交換膜的力學(xué)強(qiáng)度測試，推薦使用XLW-H智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)完成檢驗(yàn)。以XLW-H拉力機(jī)為例，該儀器是一款技術(shù)專業(yè)用以測試各種軟質(zhì)材料拉伸性能等力學(xué)特性的電子拉力試驗(yàn)機(jī)，采用0.5級高精密力值傳感器，一臺試驗(yàn)機(jī)集成拉伸、剝離、撕裂、熱封、定伸抗拉、下壓等專業(yè)單獨(dú)的測試流程，為消費(fèi)者提供多種多樣檢驗(yàn)項目分析，可以滿足多種多樣檢測需求。融合規(guī)范試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，XLW-H拉力機(jī)一臺設(shè)備就可以完成質(zhì)子交換膜的拉伸高度、斷裂拉伸、180°剝離強(qiáng)度測試，同時，配備技術(shù)專業(yè)穿刺力測試夾具，可以進(jìn)行膜材的抗穿刺功能測試。一物多用，性價比特別高的。

　　三、厚度測試

　　質(zhì)子交換膜厚度與燃料電池安全性與特點(diǎn)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;與此同時質(zhì)子交換膜中的融合水從陰極側(cè)反向擴(kuò)散到陽極側(cè)是由兩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(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，公司對質(zhì)子交換膜厚度參數(shù)確認(rèn)與監(jiān)測至關(guān)重要。

　　質(zhì)子交換膜的厚度均一性測試，推薦選用CHY-CA測厚儀進(jìn)行檢測。CHY-CA是一款高精密、高反復(fù)性的機(jī)械接觸式精密測厚儀，技術(shù)專業(yè)適用量程范圍內(nèi)的薄膜、薄片、紙張、瓦楞紙板、紡織材料、非織造布、固體絕緣材料等各類材料的厚度精密測量。儀器內(nèi)置了全新一代操控分析系統(tǒng)，實(shí)際操作十分友好、數(shù)據(jù)處理方法智能化;并且支持公司擁有的數(shù)據(jù)盾系統(tǒng)，為消費(fèi)者提供極為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(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，技術(shù)實(shí)力也會跟著快速提升。產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，再進(jìn)一步推動了產(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。如果您想了解其他信息內(nèi)容，可隨時咨詢我們。