[發明專利]質子交換膜電導率表征裝置

有效

• 申請號: 201310008250.5
• 申請日: 2013-01-10
• 公開（公告）號: CN103076367A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 岳寶華;張曉明;嚴六明;孫超;張葉沛;劉慧婷;韓帥元;蘇俊銘;謝麗青
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01N27/02
• 分類號: G01N27/02;G01N27/07
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及一種電化學測試測量方法，特備是一種質子交換膜性能測試方法，用它結合SI1287?electrochemical?interface?(Solartron)電化學工作站以及1255B?frequency?response?analyzer?(Solartron)?交流阻抗測試儀可以快速準確地測量出質子交換膜的電導率。

背景技術

在新能源廣泛受到關注的當今，燃料電池以其高效節能、安全環保等特性，成為新能源技術的重要發展方向。在各種類型的燃料電池中，質子交換膜燃料電池以其優越的性能，成為燃料電池最主要發展方向。其中，質子交換膜和電催化劑是質子交換膜燃料電池的兩種關鍵材料，對其發展起到決定作用。因此，質子交換膜得到了眾多研究機構和研究者的青睞。質子電導率是評價質子交換膜性能的最基本指標，對該指標進行快速、精確的測量是研制和生產質子交換膜的基本要求。但是，現行的質子交換膜電導率測量的手段仍存在很大的缺陷；特別是在研制新型質子交換膜的過程中，需要評價的材料的質子電導率變化范圍廣闊。

目前，測量質子電導率的主要方法是電化學阻抗譜法，這種方法又分為兩電極法和四電極法。理論上相對于兩電極法，四電極法的驅動電極與檢測電極相互獨立，可以有效降低接觸電阻帶來的誤差，測試結果更為準確。但是實驗中發現這條理論并不是一直成立的。當質子電導率很低時，驅動電極之間產生的電流小到不足以達到儀器的檢測電流這時，四電極法得到的譜圖全是散點沒法應用于電導率的計算。因此，必須利用與膜的電導率相互匹配的測試裝置，才能取得理想的測量結果。現在廣泛使用的裝置不能夠準確快速地對其進行表征。

發明內容

為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種質子交換膜電導率表征裝置，通過調整該裝置的測量參數，與具有不同質子電導率的各種質子交換膜匹配使用，可以得到準確的測試結果，以此來適應具有不同電導率范圍的質子交換膜的測量要求，本裝置設計巧妙，結構穩定，具有很強的實用性。

為達到上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種質子交換膜電導率表征裝置，結合電化學工作站或交流阻抗測試儀對質子交換膜的電導率進行快速測量，包括固定架、膜夾具和加壓裝置；固定架是由一個上底板、一個下底板和兩個支撐螺桿組裝構成，在左右兩個支撐螺桿之間和在上底板與下底板之間形成架空的膜夾具的安裝和卸載空間，各支撐螺桿的底端和頂端分別與下底板和上底板垂直固定組裝連接，上底板和下底板平行設置，至少有兩個膜夾具固定桿垂直固定安裝在下底板上的兩個支撐螺桿之間，各膜夾具固定桿在下底板上方的部分為光桿，各膜夾具固定桿的光桿頂端與上底板之間保持間距，使帶孔的膜夾具能重疊壘放插接到膜夾具固定桿的光桿上或從膜夾具固定桿的光桿上取下；膜夾具的材料為絕緣材料板，膜夾具至少包括一組，每組膜夾具皆包括兩個緊密重疊組合的夾板，待測電導率的質子交換膜和測試電極被安裝在膜夾具的兩個夾板之間，膜夾具的橫向尺寸小于左右兩個支撐螺桿之間的開間距離，膜夾具的兩個夾板之間設有定位安裝測試電極的電極槽，不同組的膜夾具的兩個夾板之間的電極槽，能適應不同電極尺寸大小、不同電極類型和不同電極距離中的任意一種電極參數或任意幾種電極參數組合的測試使用要求，通過更換不同組的膜夾具，實現在不同的電極測試參數下的質子交換膜電導率測量；加壓裝置包括加壓螺桿、加壓緩沖板和彈簧，加壓緩沖板也具有與全部膜夾具固定桿對應的插孔，加壓緩沖板重疊壘放在膜夾具的上方，加壓緩沖板的橫向尺寸也小于左右兩個支撐螺桿之間的開間尺寸，在加壓緩沖板上的中間位置放置彈簧，加壓螺桿從上底板上的通孔穿過，加壓螺桿與上底板上的通孔之間為螺紋配合，通過驅動加壓螺桿的螺旋下壓，將壓力傳送到彈簧上，使彈簧被壓縮，彈簧再將壓力傳導到加壓緩沖板上，然后通過加壓緩沖板向膜夾具施加均勻穩定的正壓力，使兩個膜夾具之間的質子交換膜和測試電極被壓緊固定，加壓螺桿施加的壓力可調。

上述膜夾具的材料優選為聚四氟乙烯。

上述固定架和加壓裝置皆優選由不銹鋼材料制成。

上述膜夾具固定桿優選包括四根，靠近每個支撐螺桿各設置兩根膜夾具固定桿。

上述加壓螺桿的底端優選通過螺紋連接固定一個螺母，螺母直接與彈簧接觸。

上述彈簧優選包括適應不同測試要求的可更換使用的模具彈簧。

上述膜夾具優選至少包括4組，其中至少包括進行兩電極法測量質子交換膜電導率的兩組可替換膜夾具?，并且至少包括進行四電極法測量質子交換膜電導率的兩組可替換的膜夾具?。