[發明專利]一種PEMFC金屬雙極板壽命測試裝置及方法

有效

• 申請號: 201811100207.0
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN110927237B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 王新東;張建濤
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01N27/416
• 分類號: G01N27/416
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

一種PEMFC雙極板壽命測試裝置和方法，裝置包括雙極板，極板上的流場，蓋板，底板，微孔濾膜，柔性對電極，加熱膜，氣體供應裝置，模擬PEMFC環境循環液體供應裝置；極板的流體進出口位置設有氣體通道；氣體供應裝置上裝有各種流體測量儀表，液體供應裝置包括蠕動泵和流量計。使用時將雙極板測試流場面覆蓋上微孔濾膜和柔性對電極，背面覆蓋上加熱膜，固定在蓋板和底板中間；通入模擬PEMFC環境的液體和氣體后，將雙極板極化至對應電位后長期運行，通過檢測循環溶液中的離子濃度來判斷雙極板的使用情況。該裝置解決了無法獨立評價金屬雙極板壽命的問題，其測試方法和評價手段簡單、實用，能較為準確的判斷雙極板的使用壽命，適于在金屬雙極板壽命測試上廣泛推廣。

技術領域

本發明涉及一種PEMFC金屬雙極板壽命測試裝置，尤其涉及使用離子檢測技術作為不銹鋼雙極板壽命測試方法的裝置和方法。

背景技術

燃料電池雙極板分為陰極板、陽極板。由于燃料電池內部的高溫酸性環境，不銹鋼雙極板直接使用通常難以滿足燃料電池的使用要求，需要進行表面改性才能進行使用。傳統的測定改性金屬雙極板壽命的方法為將雙極板裝入燃料電池中，通過與裝入石墨雙極板的燃料電池壽命作對比來判斷金屬雙極板的壽命。該法不僅成本昂貴，而且很多時候并不能制造出與金屬板流場相同的石墨板，并且容易受到膜電極自身壽命的影響，無法準確評價雙極板自身的使用壽命。因此研制一種獨立評價雙極板壽命的裝置和方法就顯得尤為重要。

在大多數文獻調研中發現雙極板的失效通常表現為表面改性薄膜的穿孔，這一方面會導致表面接觸電阻增加，從而降低電池堆的有用功率；另一方面會導致基體腐蝕，溶解的金屬離子會催化膜電極的降解，從而導致電池堆性能損失。但無論出于哪種方式失效，其都會導致基體的腐蝕，這就會使得PEMFC的液體環境中存在一定量的金屬離子。基于此原理，本專利發明了一種獨立評測金屬雙極板使用壽命的裝置和方法。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，研制一種方便獨立評測金屬雙極板壽命的裝置和方法。本發明的技術實現手段如下：

一種PEMFC金屬雙極板壽命測試裝置，包括雙極板，極板上的流場，蓋板和底板；其特征在于還包括微孔濾膜，柔性對電極，加熱膜，氣體供應裝置，模擬PEMFC環境循環液體供應裝置；所述柔性對電極上開有孔以供參比電極與微孔濾膜接觸；所述底板上雙極板的流體進出口位置設有流體通道；所述底板和蓋板上開有導線安裝孔，且在底板上開有測溫探頭安裝孔，在蓋板上開有參比電極安裝孔；在所述氣體供應裝置上裝有各種流體測量儀表；使用時將加熱膜緊貼于雙極板的背面，并將雙極板流場面和微孔濾膜以及柔性對電極夾在蓋板和底板中間，通過緊固螺栓緊固；氣體供應裝置和循環液體供應裝置通過相應的氣體調節裝置和液體調節裝置調節后，將氣體和循環液體一起注入雙極板的流場內。

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

所述柔性對電極的材料為不透氣不透水的高純柔性石墨紙。

所述氣體調節裝置包括減壓閥、穩壓閥和調節閥。

所述液體調節裝置包括蠕動泵和流量計。

所述各種測量儀表包括溫度儀表、流量儀表、壓力儀表。

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雙極板。

一種使用所述的雙極板壽命測試裝置的方法，包括如下步驟：

a、將雙極板測試流場面上覆蓋上微孔濾膜和柔性對電極，背面覆蓋上加熱膜，夾在蓋板和底板中間用緊固螺栓將其緊固；

b、在蓋板和底板上的對應位置處連接上導線和參比電極；

c、在底板上雙極板的流體進口端接上氣體供應裝置和液體供應裝置，通過氣體調節裝置和液體調節裝置，設定預先計算好的供氣壓力和流量；