[發(fā)明專利]一種PEMFC金屬雙極板壽命測試裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811100207.0
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN110927237B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王新東;張建濤
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: G01N27/416
• 分類號: G01N27/416
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種PEMFC不銹鋼雙極板壽命測試裝置，包括雙極板(1)，極板上的流場(2)，蓋板(3)和底板(4)；其特征在于還包括微孔濾膜(5)，柔性對電極(6)，加熱膜(7)，氣體供應(yīng)裝置(8)，模擬PEMFC環(huán)境循環(huán)液體供應(yīng)裝置(9)；所述柔性對電極(6)上開有參比電極安裝孔(12)以供參比電極與微孔濾膜(5)接觸；所述底板(4)上雙極板的流體進出口位置設(shè)有流體通道；所述底板(4)和蓋板(3)上開有導(dǎo)線安裝孔(10)，且在底板(4)上開有測溫探頭安裝孔(11)，在蓋板上開有參比電極安裝孔(12)；在所述氣體供應(yīng)裝置(8)上裝有各種流體測量儀表；使用時將加熱膜(7)緊貼于雙極板(1)的背面，并將雙極板(1)流場(2)面和微孔濾膜(5)以及對電極(6)夾在蓋板(3)和底板(4)中間，通過緊固螺栓緊固；氣體供應(yīng)裝置(8)和循環(huán)液體供應(yīng)裝置(9)通過相應(yīng)的氣體調(diào)節(jié)裝置(13)和液體調(diào)節(jié)裝置(14)調(diào)節(jié)后，將氣體和循環(huán)液體一起注入雙極板(1)的流場(2)內(nèi)；

所述的微孔濾膜(5)為親水性的PTFE微孔濾膜，通過吸收模擬PEMFC循環(huán)液體后代替質(zhì)子交換膜作為固體電解質(zhì)使用。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PEMFC不銹鋼雙極板壽命測試裝置，其特征在于所述柔性對電極(6)的材料為不透氣不透水的高純?nèi)嵝允垺?/p>

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PEMFC不銹鋼雙極板壽命測試裝置，其特征在于所述氣體調(diào)節(jié)裝置(13)包括減壓閥、穩(wěn)壓閥和調(diào)節(jié)閥。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PEMFC不銹鋼雙極板壽命測試裝置，其特征在于所述液體調(diào)節(jié)裝置(14)包括蠕動泵和流量計。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極板壽命測試裝置，其特征在于，各種測量儀表包括溫度儀表、流量儀表、壓力儀表。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極板壽命測試裝置，其特征在于所述的雙極板為單節(jié)雙極板。

7.一種使用權(quán)利要求1所述的雙極板壽命測試裝置的方法，其特征在于包括如下步驟：

a、將底板(4)上覆蓋上微孔濾膜(5)和柔性對電極(6)背面覆蓋上加熱膜(7)，夾在蓋板(3)和底板(4)中間用緊固螺栓(15)將其緊固；

b、在蓋板(3)和底板(4)上的對應(yīng)位置處連接上導(dǎo)線和參比電極；

c、在底板上雙極板的流體進口端接上氣體供應(yīng)裝置(8)和液體供應(yīng)裝置(9)，通過氣體調(diào)節(jié)裝置(13)和液體調(diào)節(jié)裝置(14)，設(shè)定預(yù)先計算好的供氣壓力和流量；

d、將雙極板(1)作為工作電極，柔性石墨紙作為輔助電極，按照標準三電極形式接入電化學(xué)工作站進行恒電位極化測試，其中設(shè)置極化電位為0.70Vvs SHE，時間12h，記錄工作電極與輔助電極的電壓差曲線；

e、將電化學(xué)工作站斷開并取下參比電極，然后密封參比電極安裝孔，將所測12h電壓差曲線的最后穩(wěn)定值作為槽電壓加在雙極板與石墨紙之間，此后，每隔12小時按照d中所述方法進行恒電位極化測試，并記錄極化電流密度和工作電極與輔助電極的電位差；

f、每隔三天測試一次循環(huán)樣液中的離子濃度；

g、根據(jù)溶液離子濃度和極化電流密度綜合判斷雙極板的使用情況。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使用雙極板壽命測試裝置的方法，其特征在于所用參比電極要與模擬PEMFC循環(huán)介質(zhì)體系相匹配，當模擬PEMFC循環(huán)溶液采用硫酸體系時，參比電極需使用硫酸亞汞電極。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使用雙極板壽命測試裝置的方法，其特征在于所設(shè)置的極化電位要與所測試的雙極板種類相契合，當作為陰極板測試時，極化電位應(yīng)設(shè)置為0.70VvsSHE；當作為陽極板測試時，極化電位設(shè)置為0Vvs SHE。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使用雙極板壽命測試裝置的方法，其特征在于所述的氣體為空氣或氫氣，相應(yīng)的測試雙極板為陰極板或陽極板。

11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使用雙極板壽命測試裝置的方法，其特征在于所述循環(huán)樣液中的離子種類要與雙極板的基材以及改性涂層成分相匹配，當基材為不銹鋼，改性涂層為氮化鉻時，離子種類包括鐵離子和鉻離子。