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、固定式應用和便攜式應用等領(lǐng)域有廣泛的應用。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)子傳導媒介、電極反應介質(zhì)、催化劑載體、陰極和陽極反應物隔離物，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)子傳導聚合物電解質(zhì)膜。它的透氣性是主要的關(guān)注點之一，我們根據(jù)GB/T20042.3-2022標準，來了解一下燃料電池質(zhì)子交換膜透氣性測試方法。

檢測儀器

首先我們來了解一下氣體透過率和氣體透過系數(shù)的定義：

氣體透過率是指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)指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。

燃料電池質(zhì)子交換膜透氣性測試可選用OGT-G3壓差法氣體滲透儀來進行檢測，采用真空法測試原理，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率及擴散系數(shù)、溶解度系數(shù)、滲透系數(shù)的測定。

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)，打開儀器計算機操作軟件，運行安全氣體（氮氣或其他惰性氣體）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在1.0x10Pa~1.1x105Pa范圍內(nèi)。壓力過高時，應開啟隔斷閥排出。

（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)。

結(jié)語

通過對質(zhì)子交換膜透氣性的測試，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有所變化。通過測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)，為燃料電池的實際應用提供更有針對性的解決方案。它不僅有助于評估膜材料的性能和優(yōu)化制備工藝，還能為燃料電池的實際應用提供重要的參考數(shù)據(jù)。