[發(fā)明專利]一種不同濕度質(zhì)子交換膜的拉伸性能測試方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010761388.2
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111965023A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設計）人: 馮聰;曲坤南;明平文;楊代軍
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/04;G01N1/28
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權代理有限公司 31225
• 代理人: 宣慧蘭

本發(fā)明涉及一種不同濕度質(zhì)子交換膜的拉伸性能測試方法，該方法包括如下步驟：(1)將質(zhì)子交換膜切割為一定相同尺寸的多個樣品并進行干燥處理，記錄樣品重量和尺寸；(2)對質(zhì)子交換膜樣品分別進行預處理得到不同濕度的質(zhì)子交換膜拉伸試驗件，所述的預處理包括吸水、晾干、包裹阻水膜操作；(3)將包裹有阻水膜的不同濕度下的質(zhì)子交換膜拉伸試驗件分別裝載在拉力機上進行拉伸測試，獲取應力應變曲線。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明測試成本和難度低、測試可靠性高。

技術領域

本發(fā)明涉及質(zhì)子交換膜測試技術領域，尤其是涉及一種不同濕度質(zhì)子交換膜的拉伸性能測試方法。

背景技術

質(zhì)子交換膜是質(zhì)子交換膜燃料電池的核心部件。常用的質(zhì)子交換膜為全氟磺酸聚合物材料，它由疏水的聚四氟乙烯作為骨架和末端帶有親水性離子交換基團(磺酸基團)的支鏈兩部分組成。質(zhì)子交換膜作為電解質(zhì)提供質(zhì)子傳輸通道，當其與水結合時，氫離子通過與水分子結合而自由活動于磺酸基之間，使得氫離子(即質(zhì)子)可直接穿過質(zhì)子交換膜到達陰極，形成離子電導，起到將質(zhì)子從陽極傳遞到陰極的作用。同時，質(zhì)子交換膜作為隔膜隔離陰極和陽極的反應氣體。

質(zhì)子交換膜在把質(zhì)子從陽極傳遞到陰極時，需要通過水來傳遞，隨著燃料電池中水含量的增加，質(zhì)子交換膜的水域連通性會逐漸變好，質(zhì)子傳導能力也提高，但質(zhì)子交換膜的拉伸性能會由于水含量的增加而降低，尤其當質(zhì)子交換膜吸水達到飽和時，其拉伸性能會呈現(xiàn)大幅度下降，從而降低燃料電池的耐久性。因此，要求質(zhì)子交換膜在含水時也具有較好的力學性能，這就需要測試不同濕度質(zhì)子交換膜的拉伸性能。目前常用的質(zhì)子交換膜的拉伸性能測試方法為GB/T 20042.3-2009《質(zhì)子交換膜燃料電池第3部分：質(zhì)子交換膜測試方法》中的拉伸性能測試部分給出的標準測試方法。該方法規(guī)定了質(zhì)子交換膜在恒溫恒濕條件下的拉伸性能測試方法，此種方法對測試環(huán)境要求較高，需要定制恒溫恒濕環(huán)境箱，質(zhì)子交換膜的濕度取決于溫恒濕環(huán)境箱的濕度，因此，為了實現(xiàn)不同濕度下的質(zhì)子交換膜的拉伸性能測試，需要設置不同濕度的恒溫恒濕環(huán)境箱，大大增加了測試的成本和難度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種不同濕度質(zhì)子交換膜的拉伸性能測試方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：

一種不同濕度質(zhì)子交換膜的拉伸性能測試方法，該方法包括如下步驟：

(1)將質(zhì)子交換膜切割為一定相同尺寸的多個樣品并進行干燥處理，記錄樣品重量和尺寸；

(2)對質(zhì)子交換膜樣品分別進行預處理得到不同濕度的質(zhì)子交換膜拉伸試驗件，所述的預處理包括吸水、晾干、包裹阻水膜操作；

(3)將包裹有阻水膜的不同濕度下的質(zhì)子交換膜拉伸試驗件分別裝載在拉力機上進行拉伸測試，獲取應力應變曲線。

優(yōu)選地，步驟(1)中樣品為長方形，其長寬比為20:1，且樣品邊緣平滑無缺口。

優(yōu)選地，步驟(1)中干燥處理具體為：將質(zhì)子交換膜樣品放入真空烘箱中干燥24小時后取出。

優(yōu)選地，步驟(2)中吸水操作具體為：將所有樣品均放置于濕度環(huán)境中一定時間，取出后用濾紙吸干表面水分得到具有一定含水量的樣品，所述的一定時間不小于24小時。

優(yōu)選地，所述的濕度環(huán)境包括蒸餾水或去離子水。

優(yōu)選地，步驟(2)中晾干操作具體為：將吸水操作得到的具有一定含水量的所有樣品均放置在空氣中，各樣品在空氣中晾置不同時間后分別測量樣品重量和尺寸并計算各樣品含水量，得到不同濕度的樣品。

優(yōu)選地，步驟(2)中包裹阻水膜操作具體為：在晾干操作得到的不同濕度的樣品上分別包括阻水膜，且樣品上下兩端留出部分不包裹阻水膜用于裝載在拉力機上。