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?cè)诮Y(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(guò)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。見(jiàn)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(guò)，但它不傳導(dǎo)電子。
氣體透過(guò)率測(cè)試：在恒定溫度和單位壓力差下,穩(wěn)定透過(guò)時(shí),單位時(shí)間內(nèi)透過(guò)質(zhì)子交換膜試樣單位面積的氣體的體積。
氣體透過(guò)系數(shù)：在恒定溫度和單位壓力差下，在穩(wěn)定透過(guò)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)透過(guò)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(cè)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(guò)率、擴(kuò)散系數(shù)、溶解度系數(shù)、滲透系數(shù)的測(cè)定。采用真空壓差法測(cè)試原理，同時(shí)滿足三腔獨(dú)立測(cè)試。
測(cè)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(tái)測(cè)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(tái)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(tái)上,確保樣品與油脂接觸區(qū)域無(wú)氣泡產(chǎn)生。
(4)將高壓室與低壓室緊密閉合,開(kāi)啟水浴循環(huán),溫度控制裝置設(shè)定溫度為23℃。
(5)開(kāi)啟氣體滲透儀電源開(kāi)關(guān)，打開(kāi)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(guò)程，時(shí)間不低于600s。
(6)安全氣體置換結(jié)束后，切換閥門(mén)，通入高純氫氣，同時(shí)開(kāi)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(kāi)試驗(yàn)氣瓶和氣源開(kāi)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(guò)高時(shí),應(yīng)開(kāi)啟隔斷閥排出。
(8)脫氣結(jié)束后,儀器自動(dòng)關(guān)閉高、低壓室排氣閥，開(kāi)始透氣試驗(yàn)。
(9)剔除試驗(yàn)開(kāi)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(guò)。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(guò)率及氣體透過(guò)系數(shù)。
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