[發明專利]一種質子交換膜燃料電池氣體擴散層耐久性測試方法

在審

• 申請號: 201911420844.0
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111122428A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 王倩;陳桂銀;李夢凡;耿春燕
• 申請（專利權）人: 新源動力股份有限公司
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 王思宇;李洪福

本發明提供一種質子交換膜燃料電池氣體擴散層(GDL)耐久性測試方法，用于測試化學氧化腐蝕環境和電化學腐蝕環境對氣體擴散層耐久性的影響；測試化學氧化腐蝕環境對氣體擴散層耐久性的影響：將氣體擴散層分別放入去離子水中和H₂O₂溶液中浸泡1?50天，然后重新進行物性參數測試，接著將其與特定型號的CCM組裝成單電池進行極化曲線測試和交流阻抗測試，分析單電池性能衰減機理；測試電化學腐蝕環境對氣體擴散層耐久性的影響：使用電化學工作站，以強酸溶液為腐蝕液，施加電壓1.0V?1.4V，進行電化學腐蝕10h?100h，然后重新進行物性參數測試，接著將其與特定型號的CCM組裝成單電池進行極化曲線測試和交流阻抗測試，分析單電池性能衰減機理。

技術領域

本發明涉及燃料電池領域，具體而言，尤其涉及一種質子交換膜燃料電池氣體擴散層耐久性測試方法。

背景技術

質子交換膜燃料電池的耐久性測試評估是其實現商業化的必要前提。燃料電池運行過程中會產生化學、電化學、物理等多種復雜的環境，長時間的綜合作用會對MEA的關鍵零部件如質子交換膜的特性、催化劑的活性、GDL的結構等造成損傷。通常關注燃料電池的耐久性主要考慮質子交換膜的導質子作用和阻氣情況、催化劑催化活性的變化，相對于前兩種材料而言GDL可能不是影響MEA壽命的制約性因素，但是作為水熱管理、氣體傳質、電荷傳遞以及支撐CCM的主導部件對電池整體性能衰減率的影響至關重要。

目前對MEA耐久性的研究主要集中在質子交換膜和催化劑的衰減，評估方法已經成熟化和規范化，但是對氣體擴散層的衰減研究的很少，并且大多都是只針對某一特定的環境做了一部分工作，并沒有形成一種比較全面的、通用的GDL耐久性測試手段；目前MEA的開發工作中往往只關注了GDL對單電池或電堆初始性能的影響，無法預測和推算GDL對單電池或者電堆壽命的影響。

發明內容

根據上述提出目前針對MEA耐久性研究缺乏全面通用的GDL耐久性測試手段的技術問題，而提供一種質子交換膜燃料電池氣體擴散層耐久性測試方法。本發明將燃料電池中氣體擴散層所受化學衰減環境通過離線方式單獨給出，實現了化學氧化腐蝕和電化學腐蝕兩種環境中單一環境對GDL耐久性的影響，通過多種測試手段測試GDL的關鍵特性以及單電池的性能，評估這一環境對GDL耐久性的影響。

本發明采用的技術手段如下：

一種質子交換膜燃料電池氣體擴散層耐久性測試方法，用于測試化學氧化腐蝕環境和電化學腐蝕環境對氣體擴散層耐久性的影響；

測試化學氧化腐蝕環境對氣體擴散層耐久性的影響具體包括以下步驟：

1-1：裁切氣體擴散層，100℃干燥10min，進行物性參數測試；

1-2：將物性參數測試完畢的氣體擴散層分別放入去離子水中和H₂O₂溶液中浸泡1-50天；

1-3：取出浸泡后的氣體擴散層，用去離子水沖洗干凈，100℃干燥10min，然后重新進行步驟1-1中的物性參數測試；

1-4：經過去離子水浸泡、經過H₂O₂浸泡的氣體擴散層以及未經過任何處理的氣體擴散層分別匹配同一型號的催化劑涂層膜組裝成三個單電池，進行極化曲線測試和交流阻抗測試，通過對比測試結果評估氣體擴散層的化學氧化腐蝕對單電池性能的影響，結合腐蝕前后氣體擴散層物性參數的變化分析單電池性能衰減機理；

測試電化學腐蝕環境對氣體擴散層耐久性的影響具體包括以下步驟：

2-1：裁切氣體擴散層，100℃干燥10min，進行物性參數測試；