GB/T 20042.7透气度测试仪：质子交换膜燃料电池炭纸的阻隔性测试

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　　检测质子交换膜燃料电池炭纸的透气度至关重要，透气度是表征碳纸性能的关键参数，用于评价其透气性好坏。采用透气性好的碳纸可以显著提高燃料电池的脊下排水能力，加快传质速度，从而提升电池的整体性能。在燃料电池中，气体扩散层(GDL)需要保证气体和反应产物顺利透过并均匀扩散到电极上，透气度直接影响这一过程的效率。

　　一、燃料电池炭纸透气度测试仪技术参数

　　测试范围10 ~ 15000 s/100mL(其他范围可定制)

　　0.01 ~ 12.7 um/(Pa·s)

　　体积分辨率0.001 mL

　　体积精度1%

　　压力范围0 ~ 5 kPa

　　压力精度0.01 kPa

　　测试腔3套

　　试样尺寸≥40 x 40 mm

　　试样厚度0 ~ 5 mm

　　试样面积6.45 cm2

　　气体规格干燥气体 (气源用户自备)

　　试验压力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)

　　电源AC 220V 50Hz

　　净重20 kg

　　二、工作原理

　　在实验室环境中，1.21kPa压力下，记录100mL测试气体通过特定面积的电池隔膜所需要的时间。

　　三、推荐设备

　　赛成仪器生产的PB-03 透气度测试仪。

　　四、燃料电池炭纸透气度测试仪试验方法

　　10.1.2.1按照第7章方法测量样品的平均厚d。

　　10.1.2.2

　　将样品放置在两片大小相同的中空边框之间,边框的中间孔面积为S,在一定温度、压力下制成边缘不漏气的样品/边框组件。组件压制过程,保证样品有效部分不变形、不破损。

　　注:边框的中间孔面积大于2cm'

　　10.1.2.3 将压好的样品/边框组件装入两侧带有进气、出气口的平板夹具之间,使两侧形成气室,测试气密性。两个平板夹具均应具有密封元件。

　　10.1.2.4将测试池按照图4所示安装在试验装置上,并保证测试池无外漏。注:外漏的检测方法为,将样品放入测试池,堵住压差表的出口和流量计的出口,打开节流阀,通入一定压差的气体,关闭节流阀,观察压差表的示数,若2min内无明显变化,则装置气密性良好。

　　10.1.2.5调节节流阀,用压差表控制一定的压差,在室温和一定的压力差下稳定至少5min,根据流量计示数,计算流速V压差表示数P.。注:压差选取2Pa~300Pa。

　　10.1.2.6 将与10.1.2.3中相同大小的中空边框压制成测试组件,压制条件同。

　　按照10.1.2.4中方法组装后进行测试。在同10.1.2.5相同的流速V下,读取空白样品微量压差计的示数P。,对测试结果进行校正。

　　注:在报告中注明使用的气体介质,优先使用干燥空气。

　　五、应用范围

　　1. 燃料电池性能优化

　　气体传输效率：透气度直接影响反应气体(氢气、氧气)在气体扩散层(GDL)中的扩散速率，进而影响电极反应速率及功率密度。

　　2. 质量控制与一致性保障

　　批次稳定性：炭纸生产中，透气度波动可能源于原料(如聚丙烯腈基碳纤维)或工艺(如热压温度、疏水处理)差异。

　　总结

　　燃料电池炭纸透气度测试仪的价值在于其“精准量化-工艺反馈-性能提升”的闭环能力：

　　研发端：通过透气度数据反向优化炭纸制备工艺(如造纸法、湿法抄造)，缩短新材料开发周期50%以上。

　　生产端：实现透气度100%全检，不良品拦截率提升至99.5%，降低售后成本。

　　应用端：透气度与燃料电池耐久性(>5000小时)的强关联性，使其成为预测电池寿命的关键指标。