GB/T 20042.7透氣度測試儀：質子交換膜燃料電池炭紙的阻隔性測試

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　　檢測質子交換膜燃料電池炭紙的透氣度至關重要，透氣度是表征碳紙性能的關鍵參數，用于評價其透氣性好壞。采用透氣性好的碳紙可以顯著提高燃料電池的脊下排水能力，加快傳質速度，從而提升電池的整體性能。在燃料電池中，氣體擴散層(GDL)需要保證氣體和反應產物順利透過并均勻擴散到電極上，透氣度直接影響這一過程的效率。

　　一、燃料電池炭紙透氣度測試儀技術參數

　　測試范圍10 ~ 15000 s/100mL(其他范圍可定制)

　　0.01 ~ 12.7 um/(Pa·s)

　　體積分辨率0.001 mL

　　體積精度1%

　　壓力范圍0 ~ 5 kPa

　　壓力精度0.01 kPa

　　測試腔3套

　　試樣尺寸≥40 x 40 mm

　　試樣厚度0 ~ 5 mm

　　試樣面積6.45 cm2

　　氣體規格干燥氣體 (氣源用戶自備)

　　試驗壓力0.4 ~ 0.6 MPa

　　接口尺寸Ф6 mm聚氨酯管

　　外形尺寸510 mm (W) × 300 mm (D) × 420 mm (H)

　　電源AC 220V 50Hz

　　凈重20 kg

　　二、工作原理

　　在實驗室環境中，1.21kPa壓力下，記錄100mL測試氣體通過特定面積的電池隔膜所需要的時間。

　　三、推薦設備

　　賽成儀器生產的PB-03 透氣度測試儀。

　　四、燃料電池炭紙透氣度測試儀試驗方法

　　10.1.2.1按照第7章方法測量樣品的平均厚d。

　　10.1.2.2

　　將樣品放置在兩片大小相同的中空邊框之間,邊框的中間孔面積為S,在一定溫度、壓力下制成邊緣不漏氣的樣品/邊框組件。組件壓制過程,保證樣品有效部分不變形、不破損。

　　注:邊框的中間孔面積大于2cm'

　　10.1.2.3 將壓好的樣品/邊框組件裝入兩側帶有進氣、出氣口的平板夾具之間,使兩側形成氣室,測試氣密性。兩個平板夾具均應具有密封元件。

　　10.1.2.4將測試池按照圖4所示安裝在試驗裝置上,并保證測試池無外漏。注:外漏的檢測方法為,將樣品放入測試池,堵住壓差表的出口和流量計的出口,打開節流閥,通入一定壓差的氣體,關閉節流閥,觀察壓差表的示數,若2min內無明顯變化,則裝置氣密性良好。

　　10.1.2.5調節節流閥,用壓差表控制一定的壓差,在室溫和一定的壓力差下穩定至少5min,根據流量計示數,計算流速V壓差表示數P.。注:壓差選取2Pa~300Pa。

　　10.1.2.6 將與10.1.2.3中相同大小的中空邊框壓制成測試組件,壓制條件同。

　　按照10.1.2.4中方法組裝后進行測試。在同10.1.2.5相同的流速V下,讀取空白樣品微量壓差計的示數P。,對測試結果進行校正。

　　注:在報告中注明使用的氣體介質,優先使用干燥空氣。

　　五、應用范圍

　　1. 燃料電池性能優化

　　氣體傳輸效率：透氣度直接影響反應氣體(氫氣、氧氣)在氣體擴散層(GDL)中的擴散速率，進而影響電極反應速率及功率密度。

　　2. 質量控制與一致性保障

　　批次穩定性：炭紙生產中，透氣度波動可能源于原料(如聚丙烯腈基碳纖維)或工藝(如熱壓溫度、疏水處理)差異。

　　總結

　　燃料電池炭紙透氣度測試儀的價值在于其“精準量化-工藝反饋-性能提升"的閉環能力：

　　研發端：通過透氣度數據反向優化炭紙制備工藝(如造紙法、濕法抄造)，縮短新材料開發周期50%以上。

　　生產端：實現透氣度100%全檢，不良品攔截率提升至99.5%，降低售后成本。

　　應用端：透氣度與燃料電池耐久性(>5000小時)的強關聯性，使其成為預測電池壽命的關鍵指標。