質(zhì)子交換膜燃料電池是一種使用質(zhì)子交換膜作為核心部件的燃料電池。這種電池在交通、固定式應(yīng)用和便攜式應(yīng)用等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。質(zhì)子交換膜是質(zhì)子交換膜燃料電池中的核心部件，其作用主要包括作為質(zhì)子傳導(dǎo)媒介、電極反應(yīng)介質(zhì)、催化劑載體、陰極和陽(yáng)極反應(yīng)物隔離物，為燃料電池工作提供氫離子通道并隔離兩極反應(yīng)氣體。這種膜通常具有較低的溫度/壓力范圍（50至100°C），并使用特殊的質(zhì)子傳導(dǎo)聚合物電解質(zhì)膜。它的透氣性是主要的關(guān)注點(diǎn)之一，我們根據(jù)GB/T20042.3-2022標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)了解一下燃料電池質(zhì)子交換膜透氣性測(cè)試方法。

檢測(cè)儀器

首先我們來(lái)了解一下氣體透過(guò)率和氣體透過(guò)系數(shù)的定義：

氣體透過(guò)率是指在恒定溫度和單位壓力差下，穩(wěn)定透過(guò)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)透過(guò)質(zhì)子交換膜試樣單位面積的氣體的體積。

氣體透過(guò)系數(shù)指在恒定溫度和單位壓力差下，在穩(wěn)定透過(guò)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)透過(guò)試樣單位厚度、單位面積的氣體的體積。

燃料電池質(zhì)子交換膜透氣性測(cè)試可選用OGT-G3壓差法氣體滲透儀來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，采用真空法測(cè)試原理，它適用于各種包裝材料、高阻隔材料等在各種溫度條件下氣體透過(guò)率及擴(kuò)散系數(shù)、溶解度系數(shù)、滲透系數(shù)的測(cè)定。

測(cè)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(yàn)臺(tái)測(cè)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(yàn)臺(tái)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(yàn)臺(tái)上，確保樣品與油脂接觸區(qū)域無(wú)氣泡產(chǎn)生。

（4）將高壓室與低壓室緊密閉合，開(kāi)啟水浴循環(huán)，溫度控制裝置設(shè)定溫度為23℃。

（5）開(kāi)啟氣體滲透儀電源開(kāi)關(guān)，打開(kāi)儀器計(jì)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(guò)程，時(shí)間不低于600s。

（6）安全氣體置換結(jié)束后，切換閥門(mén)，通入高純氫氣，同時(shí)開(kāi)啟真空泵，高壓室和低壓室同時(shí)抽空脫氣至10Pa以下。

（7）關(guān)閉隔斷閥，打開(kāi)試驗(yàn)氣瓶和氣源開(kāi)關(guān)向高壓室充試驗(yàn)氣體高壓室的氣體壓力應(yīng)在1.0x10Pa~1.1x105Pa范圍內(nèi)。壓力過(guò)高時(shí)，應(yīng)開(kāi)啟隔斷閥排出。

（8）脫氣結(jié)束后，儀器自動(dòng)關(guān)閉高、低壓室排氣閥，開(kāi)始透氣試驗(yàn)。

（9）剔除試驗(yàn)開(kāi)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(yàn)時(shí)間t。

（10）繼續(xù)試驗(yàn)直到在相同的時(shí)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(guò)。至少取3個(gè)連續(xù)時(shí)間間隔的壓差值，求其算數(shù)平均值，以此計(jì)算該試樣的氣體透過(guò)率及氣體透過(guò)系數(shù)。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)質(zhì)子交換膜透氣性的測(cè)試，可以了解到在不同的溫度、濕度和壓力條件下，質(zhì)子交換膜的透氣性會(huì)有所變化。通過(guò)測(cè)試這些條件下的透氣性，可以了解膜材料在不同環(huán)境下的性能表現(xiàn)，為燃料電池的實(shí)際應(yīng)用提供更有針對(duì)性的解決方案。它不僅有助于評(píng)估膜材料的性能和優(yōu)化制備工藝，還能為燃料電池的實(shí)際應(yīng)用提供重要的參考數(shù)據(jù)。