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      聚合物電解質(zhì)膜氣體滲透的測試方法

       更新時(shí)間:2023-02-08 點(diǎn)擊量:3170

            質(zhì)子交換膜或聚合物電解質(zhì)膜(PEM)是一種半透膜,通常由離聚物制成并設(shè)計(jì)用于傳導(dǎo)質(zhì)子,同時(shí)充當(dāng)電子絕緣體和反應(yīng)物屏障,例如氧氣和氫氣。這是它們在結(jié)合到質(zhì)子交換膜燃料電池或質(zhì)子交換膜電解器的膜電極組件(MEA)中時(shí)的基本功能:分離反應(yīng)物和傳輸質(zhì)子,同時(shí)阻斷通過膜的直接電子通路。質(zhì)子交換膜可以由純聚合物膜或復(fù)合膜制成,其中其他材料嵌入聚合物基質(zhì)中。最常見和市售的PEM材料之一是杜邦公司的產(chǎn)品氟聚合物(PFSA)Nafion。雖然Nafion是一種像聚四氟乙烯一樣具有全氟骨架的離聚物,但還有許多其他結(jié)構(gòu)基序可用于制造用于質(zhì)子交換膜的離聚物。許多使用聚芳烴聚合物,而其他使用部分氟化聚合物。質(zhì)子交換膜的主要特點(diǎn)是質(zhì)子電導(dǎo)率(σ)、甲醇滲透率(P)和熱穩(wěn)定性。質(zhì)子交換膜燃料電池使用固體聚合物膜(薄塑料膜),當(dāng)它被水飽和時(shí)質(zhì)子可以透過,但它不傳導(dǎo)電子。

           氣體透過率測試:在恒定溫度和單位壓力差下,穩(wěn)定透過時(shí),單位時(shí)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):在恒定溫度和單位壓力差下,在穩(wěn)定透過時(shí),單位時(shí)間內(nèi)透過試樣單位厚度、單位面積的氣體的體積。

          氣體阻隔就是指燃料電池質(zhì)子交換膜透氣率測試,可采用GTR-V3壓差法氣體滲透儀,適用于燃料電池質(zhì)子交換膜、各種塑料薄膜、復(fù)合膜、分離膜、橡膠、聚合物材料等產(chǎn)品在各種溫度條件下氣體透過率、擴(kuò)散系數(shù)、溶解度系數(shù)、滲透系數(shù)的測定。采用真空壓差法測試原理,同時(shí)滿足三腔獨(dú)立測試。

      檢測儀器:

                                                             GTR-V3主機(jī)-左.jpg

                                                                     GTR-V3氣體透過率測試儀

      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(yàn)臺測試標(biāo)志線之外的區(qū)域。

      (2)將按照要求裁切好的中速定性濾紙放置于低壓室試驗(yàn)臺中央上方。

      (3)將準(zhǔn)備好的膜樣品分別平整貼附于涂有油脂的低壓室試驗(yàn)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(jì)算機(jī)操作軟件,運(yùn)行安全氣體(氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w)置換過程,時(shí)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(shí)開啟真空泵,高壓室和低壓室同時(shí)抽空脫氣至10Pa以下。

      (7)關(guān)閉隔斷閥,打開試驗(yàn)氣瓶和氣源開關(guān)向高壓室充試驗(yàn)氣體高壓室的氣體壓力應(yīng)在1.0x10Pa~1.1x105Pa范圍內(nèi)。壓力過高時(shí),應(yīng)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(yàn)。

      (9)剔除試驗(yàn)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(yàn)時(shí)間t。

      (10)繼續(xù)試驗(yàn)直到在相同的時(shí)間間隔內(nèi)的低壓室壓力變化保持恒定,達(dá)到穩(wěn)定透過。至少取3個(gè)連續(xù)時(shí)間間隔的壓差值,求其算數(shù)平均值,以此計(jì)算該試樣的氣體透過率及氣體透過系數(shù)。