一种质子交换膜质子传导率测试装置及其方法与流程

本发明涉及燃料电池质子交换膜性能检测，尤其涉及一种质子交换膜质子传导率测试装置及其方法。

背景技术：

1、质子交换膜是质子交换膜燃料电池的核心零部件之一，是一种具有良好的物理、化学稳定性的离子导电有机聚合物薄膜，在燃料电池中起着隔绝反应物以及提供质子传递载体的重要作用。根据arrhenius公式，质子交换膜的质子传导率与温度呈正相关。因此，精确的监测质子交换膜在测试过程中实际的环境温度对评价质子交换膜的质子传导率非常重要。

2、在质子交换膜测试方法中，已有详细的电导率测试方法。目前一般是通过将夹持有质子交换膜的夹具置于恒温恒湿测试腔中进行检测，通过设置在恒温恒湿测试腔中的温度传感器对夹具内的质子交换膜进行温度检测，按照国标gb/t20042.3-2022的测试方法，温度检测位置为恒温恒湿测试腔的边缘，此位置距离质子交换膜较远，造成温度传感器测量数据与质子交换膜实际温度有偏差，无法准确测得质子交换膜自身的实际温度，特别是在高温低湿条件下对质子交换膜的质子传导率测试过程中，gb/t20042.3-2022的测试方法所述的环境仓已无法提供测试环境，组装进单电池进行测试，质子交换膜的实际温度与目前现有的温度传感器显示的温度差异会更大，影响后续对质子交换膜的质量评价。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种质子交换膜质子传导率测试装置及其方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种质子交换膜质子传导率测试装置，包括：

3、绝缘性基座，用以放置待测试的质子交换膜，同时对四根电极导丝进行固定；

4、四根电极导丝，设置于所述绝缘性基座上，用以与所述质子交换膜电性连接；

5、第一柔性薄膜检测部件，贴附于所述待测试的质子交换膜上，所述柔性薄膜温度检测部件通过引线与一检测仪表连接，所述柔性薄膜检测部件用以检测表征所述待测试的质子交换膜的温度；

6、燃料电池测试工装，用以提供测试腔体，使所述绝缘性基座、所述四根电极导丝、所述第一柔性薄膜检测部件置于所述腔体内，所述燃料电池测试工装用以提供所述质子交换膜的测试条件，所述测试条件包括恒定的测试温度、湿度、气体氛围。

7、作为上述技术方案的进一步描述：所述第一柔性薄膜检测部件包括薄膜热电偶，所述薄膜热电偶贴附于质子交换膜上。

8、作为上述技术方案的进一步描述：所述检测仪表包括测温仪表，所述测温仪表通过引线与薄膜热电偶连接。

9、作为上述技术方案的进一步描述：所述燃料电池测试工装包括燃料电池单电池测试夹具。

10、一种质子交换膜质子传导率测试装置，包括：

11、绝缘性基座，用以固定四根测试电极导丝，放置待测试的质子交换膜；

12、四根电极导丝，设置于所述绝缘性基座上，用以与所述质子交换膜电性连接；

13、第二柔性薄膜检测部件，贴近于所述待测试的质子交换膜，所述柔性薄膜温度检测部件通过引线与一检测仪表连接，所述柔性薄膜检测部件用以检测表征所述待测试的质子交换膜的温度；

14、燃料电池测试工装，用以提供测试腔体，使所述绝缘性基座、所述四根电极导丝、所述柔性薄膜检测部件置于所述腔体内，所述燃料电池测试工装用以提供所述质子交换膜的测试条件，所述测试条件包括恒定的测试温度、湿度、气体氛围。

15、作为上述技术方案的进一步描述：所述第二柔性薄膜检测部件包括仿真膜和薄膜热电偶，所述仿真膜位于质子交换膜一侧，所述薄膜热电偶贴附于仿真膜上。

16、作为上述技术方案的进一步描述：所述仿真膜厚度与质子交换膜厚度相近，仿真膜可采用聚酰亚胺、聚醚醚酮或者聚四氟乙烯制成。

17、一种质子交换膜质子传导率测试方法，方法步骤适用权利要求1-7任一所述的传导率测试装置，具体包括以下步骤：

18、s1，将待检测的质子交换膜放置在绝缘性基座中；

19、s2，将柔性薄膜检测部件连接在质子交换膜一侧；

20、s3，将绝缘性基座上的螺栓拧紧，对质子交换膜和柔性薄膜检测部件进行固定限位，然后柔性薄膜检测部件由四根电极导丝分别连接电化学工作站的对电极、参比电极、工作感受电极和工作电极；

21、s4，将组装好的绝缘性基座和质子交换膜组装进燃料电池测试工装中，利用燃料电池测试工装为质子传导率测试提供恒定的测试温度、湿度、气体氛围；

22、s5，利用检测仪表对绝缘性基座中薄膜热电偶产生的信号进行收集处理，并实现实时反馈。

23、上述技术方案具有如下优点或有益效果：

24、1、本发明通过将薄膜热电偶贴在质子交换膜表面，可对质子交换膜表面的温度通过测试线实时传递至检测仪表处进行显示，通过采用不同于传统的温度传感器的薄膜热电偶，通过在传导率测试夹具上引入柔性薄膜热电偶，实现对测试样品测试温度的实时监控，可以精准的监测质子交换膜在质子传导率测试过程中膜表面的真实温度。

25、2、本发明通过选用燃料电池单电池测试夹具提供测试温湿度氛围，通过燃料电池单电池测试夹具的设计可以实现更加精准的温度控制和快速的温度变化，满足测试的需要，选用燃料电池单电池测试夹具还可以提供更高的湿度范围，以便实现更全面的测试，使得可以准确的检测高温低湿条件下质子交换膜的质子传导率。

技术特征：

1.一种质子交换膜质子传导率测试装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的传导率测试装置，其特征在于：所述第一柔性薄膜检测部件包括薄膜热电偶，所述薄膜热电偶贴附于质子交换膜上。

3.根据权利要求1所述的传导率测试装置，其特征在于：所述检测仪表包括测温仪表，所述测温仪表通过引线与薄膜热电偶连接。

4.根据权利要求1所述的传导率测试装置，其特征在于：所述燃料电池测试工装包括燃料电池单电池测试夹具。

5.一种质子交换膜质子传导率测试装置，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的传导率测试装置，其特征在于：所述第二柔性薄膜检测部件包括仿真膜和薄膜热电偶，所述仿真膜位于质子交换膜一侧，所述薄膜热电偶贴附于仿真膜上。

7.根据权利要求5所述的传导率测试装置，其特征在于：所述仿真膜厚度与质子交换膜厚度相近。

8.根据权利要求6所述的传导率测试装置，其特征在于：仿真膜可采用聚酰亚胺、聚醚醚酮或者聚四氟乙烯制成。

9.一种质子交换膜质子传导率测试方法，其特征在于：方法步骤适用权利要求1-4任一所述的传导率测试装置，具体包括以下步骤：

10.一种质子交换膜质子传导率测试方法，其特征在于：方法步骤适用权利要求5-8任一所述的传导率测试装置，具体包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种质子交换膜质子传导率测试装置及其方法，包括：绝缘性基座，用以放置待测试的质子交换膜；四根电极导丝，设置于所述绝缘性基座上，用以与所述质子交换膜电性连接；第一柔性薄膜检测部件，贴附于所述待测试的质子交换膜上，所述第一柔性薄膜检测部件通过引线与一检测仪表连接。通过将薄膜热电偶贴在质子交换膜表面，可对质子交换膜表面的温度通过测试线实时传递至检测仪表处进行显示，通过采用不同于传统的温度传感器的薄膜热电偶，通过在传导率测试夹具上引入柔性薄膜热电偶，实现对测试样品测试温度的实时监控，可以精准的监测质子交换膜在质子传导率测试过程中膜表面的真实温度。

技术研发人员：段宇廷,张硕猛,汪尚尚,刘海涛,孙成,方川
受保护的技术使用者：北京亿华通科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15