質子交換膜或聚合物電解質膜(PEM)是一種半透膜,通常由離聚物製成並設計用於(yu) 傳(chuan) 導質子,同時充當電子絕緣體(ti) 和反應物屏障,例如氧氣和氫氣。這是它們(men) 在結合到質子交換膜燃料電池或質子交換膜電解器的膜電極組件(MEA)中時的基本功能:分離反應物和傳(chuan) 輸質子,同時阻斷通過膜的直接電子通路。質子交換膜可以由純聚合物膜或複合膜製成,其中其他材料嵌入聚合物基質中。最常見和市售的PEM材料之一是杜邦公司的產(chan) 品氟聚合物(PFSA)Nafion。雖然Nafion是一種像聚四氟乙烯一樣具有全氟骨架的離聚物,但還有許多其他結構基序可用於(yu) 製造用於(yu) 質子交換膜的離聚物。許多使用聚芳烴聚合物,而其他使用部分氟化聚合物。質子交換膜的主要特點是質子電導率(σ)、甲醇滲透率(P)和熱穩定性。質子交換膜燃料電池使用固體(ti) 聚合物膜(薄塑料膜),當它被水飽和時質子可以透過,但它不傳(chuan) 導電子。
氣體(ti) 透過率測試:在恒定溫度和單位壓力差下,穩定透過時,單位時間內(nei) 透過質子交換膜試樣單位麵積的氣體(ti) 的體(ti) 積。
氣體(ti) 透過係數:在恒定溫度和單位壓力差下,在穩定透過時,單位時間內(nei) 透過試樣單位厚度、單位麵積的氣體(ti) 的體(ti) 積。
氣體(ti) 阻隔就是指燃料電池質子交換膜透氣率測試,可采用GTR-V3壓差法氣體(ti) 滲透儀(yi) ,適用於(yu) 燃料電池質子交換膜、各種塑料薄膜、複合膜、分離膜、橡膠、聚合物材料等產(chan) 品在各種溫度條件下氣體(ti) 透過率、擴散係數、溶解度係數、滲透係數的測定。采用真空壓差法測試原理,同時滿足三腔獨立測試。
測試方法
(1)將壓差法氣體(ti) 滲透儀(yi) 的高壓室和低壓室分離,把真空油脂均勻塗抹在低壓室試驗台測試標誌線之外的區域。
(2)將按照要求裁切好的中速定性濾紙放置於(yu) 低壓室試驗台中央上方。
(3)將準備好的膜樣品分別平整貼附於(yu) 塗有油脂的低壓室試驗台上,確保樣品與(yu) 油脂接觸區域無氣泡產(chan) 生。
(4)將高壓室與(yu) 低壓室緊密閉合,開啟水浴循環,溫度控製裝置設定溫度為(wei) 23℃。
(5)開啟氣體(ti) 滲透儀(yi) 電源開關(guan) ,打開儀(yi) 器計算機操作軟件,運行安全氣體(ti) (氮氣或其他惰性氣體(ti) )置換過程,時間不低於(yu) 600s。
(6)安全氣體(ti) 置換結束後,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(guan) 閉隔斷閥,打開試驗氣瓶和氣源開關(guan) 向高壓室充試驗氣體(ti) 高壓室的氣體(ti) 壓力應在1.0x10Pa~1.1x105Pa範圍內(nei) 。壓力過高時,應開啟隔斷閥排出。
(8)脫氣結束後,儀(yi) 器自動關(guan) 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AP和試驗時間t。
(10)繼續試驗直到在相同的時間間隔內(nei) 的低壓室壓力變化保持恒定,達到穩定透過。至少取3個(ge) 連續時間間隔的壓差值,求其算數平均值,以此計算該試樣的氣體(ti) 透過率及氣體(ti) 透過係數。