专利名称：测量质子交换膜的电渗传递系数的方法和用于实现这种方法的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测量质子交换膜的电渗传递系数的方法，以及一种实现这种方法的设备。
背景技术：
质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种通过分子氢(dihydrogen)和分子氧(dioxygen)的重组形成水使化学能转化成电能和热的设备。因为在运行时不排放CO2，所以这些燃料电池引起越来越多的兴趣。在质子交换膜燃料电池中，质子交换膜必须将燃料电池的电极彼此分开，防止电子从一个电极流向另一个电极并且实现在阳极氧化期间所生成的质子传递到阴极。然而，质子导电模式和质子的迁移性强烈地依赖于膜中水的数量。在平衡时，在给定的条件下，该膜中水的数量取决于气体的温度和相对湿度。此夕卜，膜中水的数量不均匀。事实上，膜受制于由两种通量之间的竞争所引起的水量梯度-从阳极到阴极的电渗通量，其由当质子穿过膜时其易于随其拖带水分子这一事实所解释，-从阴极到阳极的反向扩散通量，其主要由在阴极产生的水和由电渗通量拖带到该电极的水的积累诱发该扩散通量这一事实所解释。膜的厚度中水的数量的这种不均匀分布限制了燃料电池的性能及其寿命。为了提高燃料电池的性能和寿命，优化该水分布是必要的，这要求对所有与膜中水的传递关联的现象有较好的了解。更具体地，能够单独地研究电渗和反向扩散现象以便能够单独地对其进行量化是必要的。为此，在不知道水浓度梯度的情况下，知道电渗传递系数K是特别必要的，该电渗传递系数被定义为是被跨质子膜拖带的水分子的平均数量。现有技术知晓用于确定该电渗传递系数的各种方法。因此，由M.1se 等所著题为 “Electro-osmotic drag in polymer electrolytemembranes an electrophoretic NMR study” (Solid State Ionics 125(1999)213-223)的出版物提出了通过对置于两个电极之间的膜的叠层中应用电势差以便电流流过该膜的叠层来计算电渗传递系数。该组件被置于包含给定数量的水的NMR管中。然而，由于NMR管中水的数量不是精确已知的而是通过做出许多粗略的假设估计得出的，所以这些电渗系数的计算是不准确的。因此，由于测量在这样环境的叠层外进行，该环境与膜将处于当其在运行中的燃料电池中时所处的环境不同，所以确定该电渗传递系数的方法实现起来是复杂的并且是不可靠的。此外，该方法要求在彼此膜的顶部堆叠若干膜并且膜间界面的存在干扰测量。此夕卜，叠层中所测量的水的数量不是均匀的以致所测量的电渗传递系数是平均系数而不是对于给定数量的水的系数。此外，由Luo 等所著题为 “Electro-osmotic drag coefficient and protonconductivity in Nafion membrane for PEMFC，，的文献(International Journal ofHydrogen Energy(2009) 1-5)描述了质子泵的使用，该质子泵使得能够在位于包含液态水的两个隔间之间的质子交换膜的平面中建立质子通量。进入膜平面的质子通量然后拖带进入膜平面的水通量。该文档的作者然后通过测量两个毛细管之间的水位差来测量水通量，每个毛细管置于包含液态水的隔间中的一个之中。然而，因为未知的水量梯度存在于膜的厚度中、每个隔间中以及还存在于每个隔间之间的膜的平面中，所以该文献中所使用的测量方法是不精确的。此外，该测量方法中所使用的条件(尤其是电流)非常不同于运行中的燃料电池中存在的条件，这导致测量的不准确。此外，现有技术的测量方法不保证所计算的电渗传递系数代表膜中的电渗通量并且不受反向扩散现象影响。
发明内容
本发明的目的是通过提出一种比现有技术的方法更加可靠的确定燃料电池的质子交换膜中的电渗传递系数的方法来弥补现有技术的缺点。本发明的另一个目的是提出一种在真实条件或者接近真实条件的条件下测量质子交换膜中的电渗传递系数的方法。本发明的另一个目的是提出一种可以直接在燃料电池中实现而不必拆卸该燃料电池的确定质子交换膜中的电渗传递系数的方法。本发明的另一个目的是提出一种简单、快速和准确的确定质子交换膜中的电渗传递系数的方法。本发明的另一个目的是提出一种确定仅代表电渗现象的电渗传递系数的方法。本发明的另一个目的是提出一种实现根据本发明的方法的设备。为此，本发明的第一方面涉及一种确定质子交换膜的电渗传递系数的方法，该膜被置于第一隔间和第二隔间之间，该第一和第二隔间各自在膜的一侧延伸，该第一和第二隔间各自呈现入口和出口，第一隔间的入口面朝第二隔间的出口设置，反之亦然，该方法包括下列步骤-(I)在每个隔间中建立水化气体通量，第一隔间中的水化气体通量是水化氢气通量，每个隔间中的水化气体通量从入口被引导到出口，控制每个隔间中的水化气体通量以便在连续运行中隔间中的至少一个隔间的入口中的相对湿度等于隔间中的另一个隔间的出口中的相对湿度；-⑵建立朝第二隔间的方向流过第一隔间的膜的质子电流，-(3)通过在第二隔间的出口处使用至少一个对水量的测量来确定在连续运行中从第一隔间穿过膜朝第二隔间的方向的总的水通量，-(4)从总的水通量计算电渗传递系数。在整个本文中，电渗传递系数被定义为在没有膜中水浓度梯度的情况下被拖带穿过质子膜的水分子的平均数量。电渗传递系数也称为电渗系数。“水化气体”被理解为指代包括气体分子(例如分子氢或分子氧)和水分子的流体。
“水化氢气”被理解为指代包括H2和H2O分子的流体。为了获得该水化氢气通量(其是氢气和水分子的混合物)，一种方法例如可以在给定的露点温度将气态氢传递进包含液态水的封闭空间中。用以获得该水化氢气通量的另一种方法是以给定的流速混合水蒸气通量和干气体通量。介质的相对湿度(一般标注为0或RH)对应于包含在该介质中的水蒸气分压与在相同温度的饱和蒸气压(或蒸汽压力)的比值。介质的相对湿度因此是在这些条件下介质的含水量与其最大含水容量之间的比值的测量。在膜的任一侧发送以彼此相反的方向沿膜传递的水化气体通量以及在每个隔间的入口中控制这些水化气体通量以便隔间中的至少一个隔间的入口处的相对湿度等于另一个隔间的出口处的相对湿度的动作，确保了相对湿度在膜的任一侧几乎不发生变化。因此，控制水化气体通量使得能够在膜的任一侧具有均匀的水分布，这尽可能地限制了反向扩散现象。因此，通过使用根据本发明的方法所获得的电渗传递系数真正代表了电渗现象。根据本发明的方法因此使得能够以简单且准确的方式计算电渗传递系数。此外，根据本发明的方法是特别有利的，因为其可以直接在燃料电池中实现，其中，不是将氢气通量送进隔间中的一个隔间并且将氧气通量送进另一个隔间，水化氢气通量被送进第一隔间并且水化气体通量被送进第二隔间。第二隔间中的水化气体通量朝着与第一隔间中的水化氢气通量相反的方向穿过膜。此外，通过测量相对湿度来确定穿过膜的总水通量是准确的并且实现起来是简单的而且可以通过使用市场上可售的装置直接在燃料电池的出口处执行。根据本发明的方法还可以呈现以下一个或多个特征，该特征被单独地或者根据所有技术上可能的组合考虑。有利地，第二隔间中的水化气体通量也是水化氢气通量。有利地，膜沿纵向方向延伸并且第一和第二隔间在膜的任一侧沿纵向方向延伸。有利地，还控制每个隔间中的水化气体通量以便在连续运行中相对湿度在每个隔间的入口和出口之间基本上保持相同。优选地控制在膜的任一侧的水化气体通量以便-当选取位于膜的任一侧的两点时，该两点属于相同的横向平面，这两点之间的相对湿度在这两点之间变化不超过百分之五；-当沿纵向方向在一个隔间中移动时，该隔间中的相对湿度在入口和出口之间变化不超过5%。“横向方向”被理解为指代与纵向方向垂直的方向。有利地，控制水化气体通量以便当置于横向平面时在膜的任一侧相对湿度在所有点是相等的。有利地，控制每个隔间中的水化气体通量以便在连续运行中相对湿度在每个隔间的入口和出口之间基本上保持相同。为了确保当在隔间的入口和出口之间移动时相对湿度是均匀的，水化气体的流速优选地由穿过膜的质子电流的强度控制，以便穿过膜的质子通量(并且因此水通量)与穿过在膜的任一侧的每个隔间的水化气体通量(并且因此水通量)相比是不显著的。该方法使得当在隔间中的一个隔间沿纵向方向移动时在相对湿度中能够具有不显著的变化。因此，控制水化氢气通量以便其与穿过膜的质子通量和水通量相比较是非常显著的。有利地，穿过每个隔间的水化气体通量比穿过膜的质子通量大优选地介于10倍和2000倍之间。水化气体通量比穿过膜的质子通量大优选地介于50和1500倍之间，并且优选地基本上等于穿过膜的质子通量的1000倍。第二隔间的出口处的水量的测量可以是-第二隔间的出口处的相对湿度的测量；-第二隔间的出口处的水重的测量。此外，为了确保位于膜的任一侧的两点呈现基本上相同的相对湿度，可以使用两种方法。根据第一种方法，步骤(I)包括下列步骤-将单一水化氢气通量发送到隔间中的一个隔间的入口以便该单一氢气通量穿过该隔间，-在该隔间的出口处重获单一水化氢气通量，-将重获的单一水化氢气通量发送到隔间中的另一个隔间的入口。因此，第一种方法包括通过制造环路将隔间中的一个隔间的出口连接到另一个隔间的入口。这样，隔间中的一个隔间的入口处的相对湿度总是等于隔间中的另一个隔间的出口处的相对湿度，并且膜中的质子电流要么为零要么为非零。事实上，当在膜中建立质子电流时，质子易于随其拖带水分子。因此，来自第一隔间的分子易于被拖带进第二隔间。在这种情况下，由于隔间中的一个隔间的出口连接到隔间中的另一个隔间的入口，所以已经从第一隔间拖带到第二隔间的水分子通过环路返回到第一隔间，这使得在两个隔间之间能够具有均匀的水分布。因此，膜中不存在梯度并且因此没有反向扩散。根据该实施例，水化气体通量在两个隔间中是水化氢气通量。有利地，第二隔间的出口流体连接到第一隔间的入口。根据第二种方法，步骤(I)包括下列同时发生的步骤-将水化氢气通量发送到第一隔间的入口以便第一隔间的入口处的相对湿度等于第二隔间的出口处的相对湿度；-将水化气体通量发送到第二隔间的入口以便第二隔间的入口处的相对湿度等于第一隔间的出口处的相对湿度。因此，第二种方法包括测量每个隔间的出口处的相对湿度以及将每个隔间的入口处的水化气体通量稳定在另一个隔间的出口处的相对湿度。根据该实施例，进入每个隔间的水化气体通量来自两个不同的来源，但是其在每个隔间的入口处产生的相对湿度是相同的。因此，膜的任一侧的相对湿度是相同的，这防止了反向扩散现象。然而，该方法比先前的方法更复杂。根据优选的实施例，确定穿过膜的总水通量的步骤(3)包括下列步骤-计算发送到隔间中的一个隔间的入口的水通量，-测量该隔间的出口处的相对湿度，-计算该隔间的出口处的水通量，
-通过计算该隔间的入口处和出口处的水通量之间的差来计算已经穿过膜的总水通量。事实上，通过对隔间的入口处的水通量(其是已知的)与该相同隔间的出口处的水通量(其等于入口处的水通量，穿过膜的水被添加到该入口(或者被去除))之间进行区另IJ，获得了穿过膜的水通量。有利地，隔间的出口处的水通量根据该隔间的出口处的相对湿度的测量计算。隔间的出口处的水通量还可以根据该隔间的出口处的水的重量或者水的体积的测量计算。有利地，隔间的入口处的水通量从以下计算得出-被发送到该隔间的入口的水化气体的流速的测量，以及-已知的氢气的相对湿度；-总的气压；-气体的饱和蒸汽压力，其取决于气体的温度。根据本发明的方法的第一实施例，在步骤(4)期间，优选地使总水通量与电渗通量相似。事实上，作为第一近似，由于膜的任一侧的相对湿度之间的差已经尽可能地被限制，所以可以被视为不存在跨膜的反向扩散并且因此电渗通量基本上等于总水通量。通过考虑到电渗通量等于总水通量，然后计算得出电渗传递系数。本发明的该实施例呈现了实现起来非常简单并且也相对精确的优点，这是因为在现实中，反向扩散通量与电渗通量相比实际上是非常低的。根据本发明的方法的另一个优选的实施例，步骤(4)包括下列步骤-(5)计算从第二隔间穿过膜到第一隔间的反向扩散通量的步骤；-(6)从总水通量与反向扩散水通量的和计算电渗通量的步骤。因此，本发明的该第二实施例包括估计反向扩散通量的步骤，该步骤使得能够具有有关电渗传递系数的更精确的结果。事实上，即使反向扩散通量是非常低的，但是对其进行估计以具有更精确的结果可能是必要的。计算反向扩散通量的步骤(5)优选地包括下列步骤-停止流过膜的质子电流；-记录作为时间的函数的代表第二隔间的出口处的相对湿度的变化的曲线；-计算作为时间的函数的代表第二隔间的出口处的水通量的变化的曲线；-通过作为时间的函数的代表第二隔间的出口处的水通量的变化的曲线的插值计
算反向扩散通量。事实上，作为时间的函数的第二隔间的出口处的相对湿度的变化的曲线和作为时间的函数的第二隔间的出口处的水通量的变化的曲线在倍加系数内(multiplyingfactor)是相等的。通过插值计算反向扩散通量的步骤优选地包括下列步骤-搜索与作为时间的函数的代表第二隔间的出口处的水通量的曲线最相似的具有的形式的函数，其中与总水通量相关的第一项A1，其中时间常数是T1,
以及与由于反向扩散所致的水梯度的弛豫相关的具有12的第二项入2;
-将反向扩散通量标识成与相对于T:较高的时间常数T 2相关的系数入2。事实上，可以由从水化气体通量被削减的时候回到相对湿度的平衡的速率来估计反向扩散通量。事实上，一旦停止电流，电渗通量以低特征时间T工非常快速地停止而膜中的水梯度则花费较长时间通过扩散来弛豫，这意味着反向扩散通量花费较长时间以高特征时间T2消失。因此，一旦停止电流，相对湿度随时间的变化以及因此第二隔间的出口处的水通量的变化可以由两个一阶指数来表示，每个指数由幅度和特征时间来定义，其中幅度代表总通量或反向扩散通量以及特征时间代表在停止膜中的电流之后总通量和反向扩散通量的弛豫时间。通过对相对湿度的返回至平衡曲线的插值，因而可以计算出在连续运行中对应于幅度入2的反向扩散通量。电渗通量则等于被增加反向扩散通量的总水通量。电渗传递系数则仅从电渗通量计算。有利地,根据本发明的方法还包括通过由阻抗谱(impedance spectroscopy)测量“第一隔间-第二隔间-膜”组件的电阻来验证膜中的水量在测量期间不发生变化的步骤。通过当需要非常精确的测量的时候考虑反向扩散，通过控制膜中的水量，通过进行电渗传递系数的快速测量，根据本发明的方法因此使得能够在真实条件下测量电渗系数。此外，根据本发明的方法使得如果需要的话能够研究尤其作为温度、膜中的水量或者电流密度的函数的电渗传递系数的变化，因为根据本发明的方法使得能够通过改变诸如膜的温度、膜中的水量或者电流密度等参数在真实条件下进行若干种测量。本发明还涉及用于通过使用根据前述权利要求中的任一权利要求的方法来确定质子交换膜的电渗传递系数的设备，该设备包括下列元件-第一和第二隔间(2，3)，在膜(I)的任一侧延伸，第一和第二隔间每个包括入口(10，11)和出口(12，13)，第一隔间(2)的入口(10)与第二隔间(3)的出口(13)相对设置，反之亦然，-至少一个水化气体源(8，20，27)，能够将水化氢气通量发送到第一隔间(2)的入口(10)以及将水化气体通量发送到第二隔间(3)的入口(11)，-电源(16)，能够建立从第一隔间⑵跨膜到第二隔间(3)⑴的质子电流，-用于测量第二隔间的出口处的水量的装置(22)，-用于测量和控制第二隔间的入口处的水化气体源的流速(19，26)的装置，-计算机，能够实现根据本发明的实施例中的任一实施例的方法的步骤。根据本发明的设备还可以呈现以下一个或多个特征，该特征被单独地或者根据所有技术上可能的组合考虑。有利地，根据本发明的设备还包括环路系统，该环路系统将第二隔间的出口连接到第一隔间的入口。有利地，第一隔间包括靠膜放置的阳极和靠阳极放置的通道，水化气体通量可以流进其中。有利地，第二隔间包括靠膜放置的阴极和靠阴极放置的通道，水化气体通量可以流进其中。
有利地，用于测量相对湿度的装置能够以+/-0.1%的精度和以小于I秒的时间分辨率测量相对湿度。该种类型的传感器是可商业上获得的。根据另一个实施例，相对湿度还可以通过测量介质中的超声波传播速度计算得出，在该介质中希望知道相对湿度。这使必要的准确性和时间分辨率成为可能。有利地，膜沿纵向方向延伸。
本发明的其它特征和优点将在参照附图阅读下面的描述后显现，其示出了 图1是实现根据本发明的方法的燃料电池的横截面示意图，图2是实现根据本发明的方法的设备的横截面示意图，图3是实现根据本发明的第一实施例的方法的设备的横截面示意图，图4是实现根据本发明的第二实施例的方法的设备的横截面示意图，图5是表示相对湿度的变化作为时间的函数的曲线，使得能够从前述附图中的任一附图估计膜中的反向扩散通量，图6是表示通过根据本发明的方法所获得的用于电渗传递系数的结果作为电池的相对湿度的函数的曲线，图7是表示通过根据本发明的方法所获得的用于电渗传递系数的结果作为膜中的水量的函数的曲线，图8是根据本发明的方法的步骤，图9是实现根据本发明的方法的另一个设备的顶视图，图10是来自图9的设备的横截面图。出于更加清晰的目的，相同的或相似的元件在所有附图上由相同的附图标记标出。
具体实施例方式图1表示实现根据本发明的方法的单一燃料电池。图2表示实现根据本发明的方法的设备。在图1的情况下，如同在图2的情况下，希望测量质子交换膜I的电渗传递系数K。为此，膜I置于第一隔间2和第二隔间3之间。第一隔间2包括第一通道4和阳极5，其中化学种类可以在该第一通道4中循环。第二隔间3包括第二通道7和阴极6，其中化学种类可以在该第二通道7中循环。膜沿纵向方向9延伸。第一和第二通道各自沿纵向方向9在膜的任一侧延伸。第一通道4和第二通道7各自包括入口(分别为10、11)和出口(分别为12、13)。每个通道的入口位于膜的一端的水平面并且每个通道的出口位于膜的另一端的水平面。第一通道的入口 10与第二通道的出口 13相对设置并且第二通道的入口 11与第一通道的出口 12相对设置。使得能够实现根据本发明的方法的设备还包括至少一个能够发送水化氢气通量的水化氢气源8，在每个通道中控制其流速。因此，由于通道沿着膜设置，第一通道4中的水化氢气通量14以与穿过第二通道7的水化氢气通量15相对的方向沿膜通过。使得能够实现根据本发明的方法的设备还包括电源16，该电源16将阳极5连接到阴极6并且在阳极和阴极之间建立电流，该电流导致膜I中的质子电流H+的重建。该质子电流以第二隔间的方向从第一隔间穿过膜。还可以考虑反转电流并且在这种情况下，阳极将变成阴极，反之亦然。穿过膜的质子H+随其拖带水分子，这产生从第一隔间到第二隔间的电渗通量17。为了更好地理解膜的行为，能够单独研究电渗现象和反向扩散现象是有利的。为此，对电渗传递系数的了解是必要的。电渗传递系数K由下式给出
权利要求
1.一种确定质子交换膜(I)的电渗传递系数(K)的方法，所述膜(I)被置于第一隔间 (2)和第二隔间(3)之间，所述第一和第二隔间(2，3)各自在所述膜(I)的一侧延伸，所述第一和第二隔间各自呈现入口(10，11)和出口(12，13)，所述第一隔间⑵的所述入口 (10)面朝所述第二隔间(3)的所述出口(13)设置，反之亦然，所述方法包括下列步骤-(i)在每个所述隔间(2，3)中建立水化气体通量(14，15)，所述第一隔间中的所述水化气体通量是水化氢气通量，每个所述隔间中的所述水化气体通量从所述入口被引导到所述出口，控制每个所述隔间中的所述水化气体通量以便在连续运行中所述隔间中的至少一个隔间的所述入口中的相对湿度等于所述隔间中的另一个隔间的所述出口中的相对湿度；-( )建立朝所述第二隔间(3)的方向流过所述第一隔间(2)的所述膜(I)的质子电流，-(iii)通过对所述第二隔间的所述出口处的水量使用至少一个测量来确定在连续运行中朝所述第二隔间⑶的方向从所述第一隔间⑵穿过所述膜⑴的总水通量Qtrtal),-(iv)从所述总水通量((Ktrtal)计算所述电渗传递系数(K)。
2.根据前一权利要求所述的方法，其特征在于还控制每个所述隔间中的所述水化气体通量以便在连续运行中所述相对湿度在每个隔间的所述入口和所述出口之间基本上保持相同。
3.根据前一权利要求所述的方法，其特征在于穿过每个所述隔间的所述水化气体通量 (14,15)比穿过所述膜(I)的质子和水通量大10倍到2000倍之间，所述水化气体通量优选地基本上等于穿过所述膜(I)的所述质子通量的1000倍。
4.根据前述权利要求中的任何一项所述的确定方法，其特征在于所述步骤(i)包括下列步骤-在所述隔间(3)中的一个隔间的所述入口(11)处发送单一水化氢气通量以便该单一氢气通量穿过该隔间，-在该隔间的所述出口(13)处重获所述单一水化氢气通量，-将重获的所述单一水化氢气通量发送到所述隔间(2)中的另一个隔间的所述入口 (10)。
5.根据前一权利要求所述的方法，其特征在于所述第二隔间的所述出口处的所述水量的测量是所述第二隔间的所述出口处的所述相对湿度的测量。
6.根据权利要求1至3中的任何一项所述的确定方法，其特征在于所述步骤(i)包括下述同时发生的步骤-将水化氢气通量发送到所述第一隔间(2)的所述入口(10)以便所述第一隔间的所述入口处的所述相对湿度(fm广)等于所述第二隔间的所述出口处的所述相对湿度 (Hd-将水化气体通量发送到所述第二隔间的所述入口以便所述第二隔间的所述入口处的所述相对湿度>等于所述第一隔间的所述出口处的所述相对湿度.(HRtrne )。
7.根据前一权利要求所述的方法，其特征在于所述第二隔间的所述出口处的所述水量的测量是所述第二隔间的所述出口处的所述水的重量的测量。
8.根据前述权利要求中的任何一项所述的确定方法，其特征在于所述步骤(iii)包括下列步骤-计算所述隔间中的一个隔间的所述入口处发送的所述水通量
9.根据权利要求1至8中的任何一项所述的确定方法，其特征在于，在所述步骤(iv) 期间，所述总水通量(0t()tal)被称为电渗通量(Φelectroosmose)
10.根据权利要求1至8中的任何一项所述的确定方法，其特征在于所述步骤(iv)包括下列步骤-(V)计算从所述第二隔间(3)穿过所述膜(I)到所述第一隔间(2)的所述反向扩散通量(Φretrodiffusion)的步骤；-(Vi)从所述总水通量与所述反向扩散水通量的和=办 total+ 办 retrodiffusion)计算所述电渗通量(ΦεIectroosmose)的步骤。
11.根据前一权利要求所述的确定方法，其特征在于所述步骤(V)包括下列步骤-停止流过所述膜的所述质子电流；-记录代表作为时间的函数的所述第二隔间的所述出口处的相对湿度的变化的曲线
12.根据前一权利要求所述的确定方法，其特征在于通过插值计算所述反向扩散通量的步骤包括下列步骤-搜索与代表作为时间的函数的所述第二隔间的所述出口处的水通量的所述变化的所述曲线最相似的形式为
13.一种用于通过采用根据前述权利要求中的任何一项所述的方法确定质子交换膜的所述电渗传递系数的设备，其特征在于所述设备包括下列元件-第一和第二隔间(2，3)，在所述膜(I)的任一侧延伸，所述第一和第二隔间各自包括入口(10，11)和出口(12，13)，所述第一隔间(2)的所述入口(10)与所述第二隔间(3)的所述出口(13)相对设置，反之亦然，-至少一个水化气体源(8，21，28)，能够将水化氢气通量发送到所述第一隔间(2)的所述入口(10)以及将水化气体通量发送到所述第二隔间(3)的所述入口(11)，-电源(16)，能够建立从所述第一隔间(2)跨所述膜(I)到所述第二隔间(3)的质子电流，-用于测量所述第二隔间的所述出口处的所述水量的装置(23)，-用于测量和控制所述第二隔间的所述入口处的所述水化气体源的流速(19，26)的装置，-计算机，能够实现根据前述权利要求中的任何一项所述的方法的所述步骤。
14.根据前一权利要求所述的设备，其特征在于所述设备还包括将所述第二隔间的所述出口连接到所述第一隔间的所述入口的环路系统(38)。
15.根据权利要求13或14中的任何一项所述的设备，其特征在于所述膜沿纵向方向延
全文摘要
本发明涉及一种确定质子交换膜(1)的电渗传递系数(K)的方法，该方法比现有技术的方法更加可靠和更加准确，并更加易于实现且在更具有代表性的条件下。为此，该方法包括在膜(1)的任一侧生成水化氢气流，该膜被永久性地控制以便在膜的每一侧的任何点相对湿度是几乎相同的，从而使最小化进入膜内的任何反向扩散成为可能。此外，根据本发明的方法优选地包括从关断电流的时刻开始返回到相对湿度的平衡的速率来估计进入膜内的反向扩散通量的步骤。
文档编号G01N13/04GK103026200SQ201180033971
公开日2013年4月3日 申请日期2011年7月7日 优先权日2010年7月8日
发明者彭哲, A·莫兰 申请人:法国原子能及替代能源委员会