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)子交換膜測試方法質(zhì)子交換膜的檢測項目和測試方法。 

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

檢測儀器：ETT-AM電子拉力試驗機(jī)

   1、 斷裂拉伸應(yīng)變：  質(zhì)子交換膜試樣發(fā)生斷裂時,原始標(biāo)距單位長度的增量。

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條形狀。樣品邊緣應(yīng)平滑無缺口。

    （2）樣品按每個試驗方向為一組,每組樣品數(shù)應(yīng)滿足3次有效試驗的要求。

    （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℃，相對濕度為50%+5%的恒溫恒濕條件下，放置時間至少4h。

   測試方法

    （1）在溫度為23℃+2℃,相對濕度為50%+5%的恒溫恒濕條件下，測量樣品厚度。每個樣品的厚度及寬度應(yīng)在標(biāo)距內(nèi)測量3點(diǎn)，取其平均值。厚度測量精確度為+0.2%，寬度測量精確度為士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）試驗速度:測定拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率時，可以采用不同的拉伸速度，在50mm/min~200mm/min范圍內(nèi)選取。對于每種拉伸速度,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，該次試驗無效。

  2、180°剝離強(qiáng)度測試

1.試樣制備：

    質(zhì)子交換膜試驗樣品呈長條狀,縱向兩邊平行，試樣寬度為15mm士0.1mm，長度不少于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.測試方法：

    此項測試可采用ETT-AM拉力試驗機(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，并能自動記錄有關(guān)位移和負(fù)荷。

二、氣體透過率測試： 氣體透過率：    在恒定溫度和單位壓力差下,穩(wěn)定透過時,單位時間內(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，單位時間內(nèi)透過試樣單位厚度、單位面積的氣體的體積。

檢測儀器：GTR-V3氣體透過率（壓差法）

測試方法：

    （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臺測試標(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臺中央空穴的正上方。

    （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臺上,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，同時開啟真空泵,高壓室和低壓室同時抽空脫氣至10Pa以下。

    （7）關(guān)閉隔斷閥,打開試驗氣瓶和氣源開關(guān)向高壓室充試驗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,應(yīng)開啟隔斷閥排出。

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

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

    （10）繼續(xù)試驗直到在相同的時間間隔內(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個連續(xù)時間間隔的壓差值,求其算數(shù)平均值,以此計算該試樣的氣體透過率及氣體透過系數(shù)。

  三、厚度均勻性測試：    質(zhì)子交換膜的厚度均勻性測試

檢測儀器：PTT-03A厚度儀：

測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℃,相對濕度為50%士5%條件下放置12h以上。

  測試方法：

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

    （2）測量時將測量頭平緩放下，避免樣品變形。測試過程測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℃，相對濕度為50%+5%的恒溫恒濕環(huán)境中進(jìn)行測試。每100cm樣品的測試點(diǎn)不少于30個，且均勻分布。測試點(diǎn)距離樣品邊緣應(yīng)大于5mm。每組樣品至少3個。

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