GB/T 20042.7-2014质子交换膜燃料电池炭纸特性测试方法解读

山东泉科瑞达仪器设备有限公司

2024/09/11 13:52

引言

随着能源技术的不断进步，质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC）作为一种高效、清洁的能源转换装置，受到了广泛关注。作为PEMFC的重要组成部分，炭纸的性能直接影响着电池的整体性能和寿命。本文旨在详细解读GB/T 20042.7-2014《质子交换膜燃料电池第7部分:炭纸特性测试方法》，重点介绍炭纸的透气率、厚度及机械强度等关键特性的测试方法。

一、炭纸透气率测试

测试原理

炭纸的透气率是指在恒定温度下，单位压差、单位时间气体透过单位厚度、单位面积样品上的气体体积，其单位为毫升毫米每平方厘米小时毫米汞柱（mL·mm/(cm²·h·mmHg)）。这一指标直接反映了炭纸的气体渗透能力，对PEMFC的性能至关重要。

测试步骤

准备阶段：首先，将样品放置于中间孔面积为16平方厘米的两个平板夹具中间，确保平板夹具两侧带有进气、出气口，并保持良好的气密性。
设定参数：在5Pa-50Pa的推荐压差范围内设定测试压差，这一范围的选择旨在模拟PEMFC实际工作时的气体压力环境。
进行测试：启动测试设备，测量通过样品的气体流量，并根据测试数据计算出透气率。

设备选择

目前市场上有多款先进的炭纸透气率测试仪，如山东泉科瑞达仪器设备有限公司的GTR-C1炭纸透气度测定仪。这些设备均采用了高精度的电子气流、气压传感器和嵌入式高速微电脑芯片控制，能够自动完成测试并实时显示结果，大大提高了测试的准确性和效率。

二、炭纸厚度测试

测试意义

炭纸的厚度均匀性对PEMFC的性能同样具有重要影响。厚度的不均匀可能导致电池内部气体分布不均，进而影响电池的输出功率和寿命。

测试方法

炭纸厚度的测试通常采用专用的测厚仪进行，如山东泉科瑞达仪器的CHY-02测厚仪。测试时，将测厚仪的测量头与样品之间保持一定的压强（通常为5 N/㎡），记录厚度值。为了确保测试的准确性，应在样品的不同位置进行多次测量，并计算平均值。

三、炭纸机械强度测试

拉伸强度测试

炭纸的拉伸强度是其机械性能的重要指标之一。拉伸强度测试通常使用电子拉力试验机进行，如泉科瑞达ETT-01电子拉力试验机。测试时，将样品固定在试验机上，施加拉力直至样品断裂，记录断裂时的负荷值，并据此计算出拉伸强度（单位为兆帕MPa）。

抗弯曲强度测试

除了拉伸强度外，炭纸的抗弯曲强度也是其机械性能的重要组成部分。抗弯曲强度测试也称为三点弯曲测试，通过模拟样品在受到弯曲力时的表现来评估其抗弯性能。测试原理与拉伸强度测试类似，同样采用电子拉力试验机进行。

四、测试结果的评估与应用

通过对炭纸透气率、厚度及机械强度的测试，可以全面评估炭纸的性能指标，为PEMFC的设计、制造和优化提供重要依据。在实际应用中，应根据具体需求选择合适的炭纸材料，并严格控制其生产工艺和质量控制流程，以确保PEMFC的整体性能和可靠性。

结论

GB/T 20042.7-2014《质子交换膜燃料电池第7部分:炭纸特性测试方法》为PEMFC炭纸的性能测试提供了科学、规范的方法。通过严格的测试流程和高精度的测试设备，可以准确评估炭纸的透气率、厚度及机械强度等关键特性，为PEMFC的性能提升和商业化应用提供有力支持。未来，随着技术的不断进步和测试方法的不断完善，炭纸的性能测试将更加精确和高效，为PEMFC的广泛应用奠定坚实基础。

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