一种不同湿度质子交换膜的拉伸性能测试方法技术

本发明专利技术涉及一种不同湿度质子交换膜的拉伸性能测试方法，该方法包括如下步骤：(1)将质子交换膜切割为一定相同尺寸的多个样品并进行干燥处理，记录样品重量和尺寸；(2)对质子交换膜样品分别进行预处理得到不同湿度的质子交换膜拉伸试验件，所述的预处理包括吸水、晾干、包裹阻水膜操作；(3)将包裹有阻水膜的不同湿度下的质子交换膜拉伸试验件分别装载在拉力机上进行拉伸测试，获取应力应变曲线。与现有技术相比，本发明专利技术测试成本和难度低、测试可靠性高。

【技术实现步骤摘要】
一种不同湿度质子交换膜的拉伸性能测试方法
本专利技术涉及质子交换膜测试
，尤其是涉及一种不同湿度质子交换膜的拉伸性能测试方法。
技术介绍
质子交换膜是质子交换膜燃料电池的核心部件。常用的质子交换膜为全氟磺酸聚合物材料，它由疏水的聚四氟乙烯作为骨架和末端带有亲水性离子交换基团(磺酸基团)的支链两部分组成。质子交换膜作为电解质提供质子传输通道，当其与水结合时，氢离子通过与水分子结合而自由活动于磺酸基之间，使得氢离子(即质子)可直接穿过质子交换膜到达阴极，形成离子电导，起到将质子从阳极传递到阴极的作用。同时，质子交换膜作为隔膜隔离阴极和阳极的反应气体。质子交换膜在把质子从阳极传递到阴极时，需要通过水来传递，随着燃料电池中水含量的增加，质子交换膜的水域连通性会逐渐变好，质子传导能力也提高，但质子交换膜的拉伸性能会由于水含量的增加而降低，尤其当质子交换膜吸水达到饱和时，其拉伸性能会呈现大幅度下降，从而降低燃料电池的耐久性。因此，要求质子交换膜在含水时也具有较好的力学性能，这就需要测试不同湿度质子交换膜的拉伸性能。目前常用的质子交换膜的拉伸性能测试方法为GB/T20042.3-2009《质子交换膜燃料电池第3部分：质子交换膜测试方法》中的拉伸性能测试部分给出的标准测试方法。该方法规定了质子交换膜在恒温恒湿条件下的拉伸性能测试方法，此种方法对测试环境要求较高，需要定制恒温恒湿环境箱，质子交换膜的湿度取决于温恒湿环境箱的湿度，因此，为了实现不同湿度下的质子交换膜的拉伸性能测试，需要设置不同湿度的恒温恒湿环境箱，大大增加了测试的成本和难度。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种不同湿度质子交换膜的拉伸性能测试方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种不同湿度质子交换膜的拉伸性能测试方法，该方法包括如下步骤：(1)将质子交换膜切割为一定相同尺寸的多个样品并进行干燥处理，记录样品重量和尺寸；(2)对质子交换膜样品分别进行预处理得到不同湿度的质子交换膜拉伸试验件，所述的预处理包括吸水、晾干、包裹阻水膜操作；(3)将包裹有阻水膜的不同湿度下的质子交换膜拉伸试验件分别装载在拉力机上进行拉伸测试，获取应力应变曲线。优选地，步骤(1)中样品为长方形，其长宽比为20:1，且样品边缘平滑无缺口。优选地，步骤(1)中干燥处理具体为：将质子交换膜样品放入真空烘箱中干燥24小时后取出。优选地，步骤(2)中吸水操作具体为：将所有样品均放置于湿度环境中一定时间，取出后用滤纸吸干表面水分得到具有一定含水量的样品，所述的一定时间不小于24小时。优选地，所述的湿度环境包括蒸馏水或去离子水。优选地，步骤(2)中晾干操作具体为：将吸水操作得到的具有一定含水量的所有样品均放置在空气中，各样品在空气中晾置不同时间后分别测量样品重量和尺寸并计算各样品含水量，得到不同湿度的样品。优选地，步骤(2)中包裹阻水膜操作具体为：在晾干操作得到的不同湿度的样品上分别包括阻水膜，且样品上下两端留出部分不包裹阻水膜用于装载在拉力机上。优选地，步骤(3)将质子交换膜拉伸试验件装载在拉力机上时，质子交换膜拉伸试验件的轴线与拉力机上、下夹头的中心线对准，拉力机上、下夹头分别夹持质子交换膜拉伸试验件的上下两端。优选地，所述的质子交换膜拉伸试验件的上下两端夹持位置处的正反面分别贴设防滑胶带。优选地，步骤(3)进行拉伸测试获取应力应变曲线具体方式为：对质子交换膜拉伸试验件施加均匀载荷，记录载荷值及相应的变形值，根据载荷值和试验件的横截面积计算应力值，并根据应力值及相应的变形值绘制应力应变曲线；施加载荷时，如果有载荷值和变形值的自动记录装置则均匀连续加载，如果没有，则分级加载，加载级数不少于五级，相邻两级之间的载荷增量相同。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：(1)本专利技术通过预处理(包括吸水、晾干、包裹阻水膜操作)得到特定湿度下的质子交换膜拉伸试验件，尤其设置了包裹阻水膜这一操作，有效防止水分流失，保证待测试试验件在测试过程中一直保持同一湿度，一方面，本专利技术方法实现了不同湿度下的质子交换膜的拉伸性能测试，另一方面，本专利技术方法无需在恒温恒湿箱中进行，从而大大降低了测试成本和难度；(2)本专利技术在质子交换膜拉伸试验件的上下两端夹持位置处的正反面分别贴设防滑胶带能够防止施加载荷时试验件脱落，从而保证拉伸测试的顺利进行，提高了测试的可靠性。附图说明图1为本专利技术一种不同湿度质子交换膜的拉伸性能测试方法的流程框图；图2为本专利技术质子交换膜拉伸试验件装载在拉力机上时的结构示意图；图3为本专利技术实施例中质子交换膜在不同含水量时的应力应变曲线；图中，1为拉力机夹具，2为质子交换膜拉伸试验件，3为阻水膜。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本专利技术并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本专利技术并不限定于以下的实施方式。实施例如图1所示，一种不同湿度质子交换膜的拉伸性能测试方法，该方法包括如下步骤：S1：将质子交换膜切割为一定相同尺寸的多个样品并进行干燥处理，记录样品重量和尺寸，具体为：将质子交换膜切割为长方形样品，其长宽比为20:1，且样品边缘平滑无缺口；将样品放入真空烘箱中干燥24小时后取出，测量并记录其质量m0、长度L0、宽度W0和厚度D0。S2：对质子交换膜样品分别进行预处理得到不同湿度的质子交换膜拉伸试验件，所述的预处理包括吸水、晾干、包裹阻水膜操作，其中：吸水操作具体为：将所有样品均放置于湿度环境中一定时间，湿度环境包括蒸馏水或去离子水，取出后用滤纸吸干表面水分得到具有一定含水量的样品，所述的一定时间不小于24小时，此过程用精度为0.0001g的分析天平测量样品的质量并记录得到水充分平衡且具有一定含水量的试样；晾干操作具体为：将吸水操作得到的具有一定含水量的所有样品均放置在空气中，各样品在空气中晾置不同时间后分别测量样品重量和尺寸并计算各样品含水量，得到不同湿度的样品，此过程测量不同晾置时间下(如1分钟，2分钟，3分钟，…)样品的质量m、长度L、厚度D和宽度W，其中厚度用精度不低于0.1m的测厚规测量，宽度用精度不低于0.01mm的游标卡尺测量，计算试验件的含水量,得到不同湿度下的质子交换膜，具体在空气中放置的时间长度与所要测得的质子交换膜中的含水量有关，若要测含水量小时试验件的拉伸性能，则放置的时间长，反之，若要测含水量大时试验件的拉伸性能，则放置的时间短；包裹阻水膜操作具体为：在晾干操作得到的不同湿度的样品上分别包括阻水膜，且样品上下两端留出部分不包裹阻水膜用于装载在拉力机上，阻水膜可采用如食品保鲜膜。S3：将包裹有阻水膜的不同湿度下的质子交换膜拉伸试验件分别装载在拉力机上进行拉伸测试，获取应力应变曲线。上述步骤S3中将质子交换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不同湿度质子交换膜的拉伸性能测试方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：/n(1)将质子交换膜切割为一定相同尺寸的多个样品并进行干燥处理，记录样品重量和尺寸；/n(2)对质子交换膜样品分别进行预处理得到不同湿度的质子交换膜拉伸试验件，所述的预处理包括吸水、晾干、包裹阻水膜操作；/n(3)将包裹有阻水膜的不同湿度下的质子交换膜拉伸试验件分别装载在拉力机上进行拉伸测试，获取应力应变曲线。/n

【技术特征摘要】
1.一种不同湿度质子交换膜的拉伸性能测试方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)将质子交换膜切割为一定相同尺寸的多个样品并进行干燥处理，记录样品重量和尺寸；
(2)对质子交换膜样品分别进行预处理得到不同湿度的质子交换膜拉伸试验件，所述的预处理包括吸水、晾干、包裹阻水膜操作；
(3)将包裹有阻水膜的不同湿度下的质子交换膜拉伸试验件分别装载在拉力机上进行拉伸测试，获取应力应变曲线。


2.根据权利要求1所述的一种不同湿度质子交换膜的拉伸性能测试方法，其特征在于，步骤(1)中样品为长方形，其长宽比为20:1，且样品边缘平滑无缺口。


3.根据权利要求1所述的一种不同湿度质子交换膜的拉伸性能测试方法，其特征在于，步骤(1)中干燥处理具体为：将质子交换膜样品放入真空烘箱中干燥24小时后取出。


4.根据权利要求1所述的一种不同湿度质子交换膜的拉伸性能测试方法，其特征在于，步骤(2)中吸水操作具体为：将所有样品均放置于湿度环境中一定时间，取出后用滤纸吸干表面水分得到具有一定含水量的样品，所述的一定时间不小于24小时。


5.根据权利要求4所述的一种不同湿度质子交换膜的拉伸性能测试方法，其特征在于，所述的湿度环境包括蒸馏水或去离子水。


6.根据权利要求4所述的一种不同湿度质子交换膜的拉伸性能测试方法，其特征在于，步骤(2)中晾干操作具体...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯聪，曲坤南，明平文，杨代军，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31