质子交换膜各向异性电导率测试方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种质子交换膜各向异性电导率测试方法与装置，该装置包括由前至后依次排列的前端板、滑块一、极板一、质子交换膜、边框膜、极板二、滑块二和后端板，滑块一安装在极板一上，滑块一与极板一之间设置有密封垫三，滑块二安装在极板二上，滑块二与极板二之间设置有密封垫四，极板一与前端板之间、以及极板二与后端板之间均设有密封垫一，质子交换膜贴合于边框膜上，边框膜与极板一、极板二之间均设有密封垫二，前端板、密封垫一、滑块一、极板一、密封垫二、质子交换膜、边框膜、极板二、滑块二、后端板组装为一体，滑块一、滑块二均呈“凸”字型结构；本发明专利技术能够实现在不同温湿度环境，兼具测试质子交换膜平面内和膜厚度方向电导率。具测试质子交换膜平面内和膜厚度方向电导率。具测试质子交换膜平面内和膜厚度方向电导率。

【技术实现步骤摘要】
质子交换膜各向异性电导率测试方法与装置
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][0001]本专利技术属于氢能源领域，具体地说是一种质子交换膜各向异性电导率测试方法与装置。
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技术介绍
][0002]质子交换膜电解池(proton exchange membrane electrolyzer,PEMEL)用于电解水制氢并副产氧气；质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)通过氢气和氧气间的催化反应直接产生电能。上述电化学能转化装置，分别应用不同材料、结构的质子交换膜(也称聚合物电解质膜)实现质子传输，电子绝缘。
[0003]质子交换膜的导电性能对PEMEL制氢或PEMFC发电性能有重要影响。质子交换膜导电性能具有各向异性，膜平面方向和厚度方向的导电性能存在差异。此外，与质子交换膜接触的气体温度、湿度也会影响膜导电性能。质子交换膜的导电性能一般用电导率表征，获得质子交换膜电导率对于设计优化质子交换膜结构具有重要参考价值。
[0004]目前，已公开的质子交换膜电导率测试方法，只能用于测试质子交换膜单向电导率。如：文献1(GB/T 20042.3
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2009质子交换膜燃料电池
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第3部分：质子交换膜测试方法)；公开号为CN100478699C的专利1(一种燃料电池质子交换膜横向电导率的测试方法与装置)；公开号为CN 101603987B的专利2(质子交换膜高温电导率的测试装置和方法)公开了一种在饱和湿度条件下测试质子交换膜厚度方法电导率方法；公开号为CN 111487303A的专利3(利用氢泵原理测量质子交换膜法向电导率的装置及方法)公开了一种根据欧姆定律计算质子交换膜在氢泵环境下的法向电导率。
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技术实现思路
][0005]本专利技术的目的就是要解决上述的不足而提供一种质子交换膜各向异性电导率测试装置，能够实现在不同温湿度环境，兼具测试质子交换膜平面内和膜厚度方向电导率。
[0006]为实现上述目的设计一种质子交换膜各向异性电导率测试装置，包括由前至后依次排列的前端板1、滑块一3、极板一4、质子交换膜6、边框膜7、极板二8、滑块二9和后端板10，所述滑块一3安装在极板一4上，所述滑块一3与极板一4之间设置有密封垫三17，所述滑块二9安装在极板二8上，所述滑块二9与极板二8之间设置有密封垫四40，所述极板一4与前端板1之间、以及极板二8与后端板10之间均设有密封垫一2，所述质子交换膜6贴合于边框膜7上，所述边框膜7与极板一4、极板二8之间均设有密封垫二5，所述前端板1、密封垫一2、滑块一3、极板一4、密封垫二5、质子交换膜6、边框膜7、极板二8、滑块二9、后端板10组装为一体；
[0007]所述前端板1四角处分别设有沿对角布置的前端板角孔一11与前端板角孔二12、以及沿对角布置的前端板角孔三13与前端板角孔四14，所述前端板角孔一11、前端板角孔二12用于气体流入流出极板一4，所述前端板角孔三13、前端板角孔四14用于气体流入流出极板二8；
[0008]所述滑块一3、滑块二9均呈“凸”字型结构，所述滑块一3的凸台表面布置有流道一，所述滑块一3上镶嵌有电极一16，所述滑块二9的凸台表面布置有流道二，所述滑块二9上镶嵌有电极二39，所述电极一16、电极二39分别与质子交换膜6接触连接，且分别设置有两个；
[0009]所述极板一4四角处分别开设有极板角孔一18、极板角孔二22、极板角孔三23、极板角孔四28，所述极板角孔一18、极板角孔三23处分别设有极板过渡孔一19、极板过渡孔二24，所述极板一4上设置有气体分布区一21，所述极板一4中部开设有用于装配滑块一3的滑块装配孔一20，所述极板角孔一18、极板过渡孔一19用于引导气体流入极板一4内，所述极板角孔三23、极板过渡孔二24用于引导气体流出极板一4，所述极板角孔二22、极板角孔四28为在质子交换膜6另一侧的气体提供流入、流出通道，并利用密封垫一2与密封垫二5控制极板角孔二22、极板角孔四28内气体不流入极板一4的流道侧，所述极板一4侧面设置有加热孔一25、测温孔一26和电压采集孔一27，所述加热孔一25、测温孔一26、电压采集孔一27分别安装加热元件、测温元件、绝缘插座；
[0010]所述极板二8对角处分别开设有极板角孔五30、极板角孔六35，所述极板角孔五30、极板角孔六35处分别设有极板过渡孔三31、极板过渡孔四34，所述极板角孔五30、极板过渡孔三31用于引导气体流入极板二8内，所述极板过渡孔四34、极板角孔六35用于引导气体流出极板二8，所述极板二8上设置有气体分布区二32，所述极板二8中部开设有用于装配滑块二9的滑块装配孔二33，所述极板二8侧面设置有加热孔二36、测温孔二37、电压采集孔二38，所述加热孔二36、测温孔二37、电压采集孔二38分别安装加热元件、测温元件、绝缘插座。
[0011]进一步地，所述滑块一3、滑块二9均采用环氧树脂或硬塑料制成，所述极板一4、极板二8均采用铝合金或石墨板导热材料加工而成。
[0012]进一步地，所述电极一16横截面呈梯形或矩形，所述电极一16采用铜或金低电阻材料，所述电极一16与质子交换膜6超出接触长度的部分折弯引至滑块一3流道背面。
[0013]进一步地，所述电极二39横截面呈梯形或矩形，所述电极二39采用铜或金低电阻材料，所述电极二39与质子交换膜6超出接触长度的部分折弯引出至滑块二9流道背面。
[0014]进一步地，所述滑块一3与极板一4通过螺丝29紧固连接，所述密封垫三17采用硅胶或聚氨酯弹性材料。
[0015]进一步地，所述滑块二9与极板二8采用螺丝29紧固连接，所述密封垫四40采用硅胶或聚氨酯弹性材料。
[0016]进一步地，所述前端板1中部设置有前端板避让孔15，前端板避让孔15为调节部件提供空间，以使滑块一3进给到恰当位置，并保证电极一16接触但不压损质子交换膜6。
[0017]进一步地，所述电极二39安装位置与电极一16安装位置平行，所述电极二39长度、宽度分别大于电极一16的长度、宽度1
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5mm。
[0018]本专利技术还提供了一种质子交换膜各向异性电导率测试装置的测试方法，包括以下步骤：
[0019]1)装配滑块一3、电极一16、密封垫三17与极板一4，调节电极一16初始位置，避免电极一16不接触质子交换膜6；
[0020]2)装配滑块二9、电极二39、密封垫四40与极板二8，调节电极二39初始位置，避免
电极二39不接触质子交换膜6；
[0021]3)制备两片边框膜7，贴合质子交换膜6；
[0022]4)在极板一4、极板二8内分别安装加热元件、测温热电偶或电阻、绝缘插座，将极板一4、极板二8两端连接导线连接至绝缘接头；
[0023]5)叠落、装配前端板1、密封垫一2、滑块一3、极板一4、密封垫二5、贴合质子交换膜6的边框膜7、极板二8、滑块二9和后端板10，施加预紧力，保持各组件无气体泄漏；
[0024]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种质子交换膜各向异性电导率测试装置，其特征在于：包括由前至后依次排列的前端板(1)、滑块一(3)、极板一(4)、质子交换膜(6)、边框膜(7)、极板二(8)、滑块二(9)和后端板(10)，所述滑块一(3)安装在极板一(4)上，所述滑块一(3)与极板一(4)之间设置有密封垫三(17)，所述滑块二(9)安装在极板二(8)上，所述滑块二(9)与极板二(8)之间设置有密封垫四(40)，所述极板一(4)与前端板(1)之间、以及极板二(8)与后端板(10)之间均设有密封垫一(2)，所述质子交换膜(6)贴合于边框膜(7)上，所述边框膜(7)与极板一(4)、极板二(8)之间均设有密封垫二(5)，所述前端板(1)、密封垫一(2)、滑块一(3)、极板一(4)、密封垫二(5)、质子交换膜(6)、边框膜(7)、极板二(8)、滑块二(9)、后端板(10)组装为一体；所述前端板(1)四角处分别设有沿对角布置的前端板角孔一(11)与前端板角孔二(12)、以及沿对角布置的前端板角孔三(13)与前端板角孔四(14)，所述前端板角孔一(11)、前端板角孔二(12)用于气体流入流出极板一(4)，所述前端板角孔三(13)、前端板角孔四(14)用于气体流入流出极板二(8)；所述滑块一(3)、滑块二(9)均呈“凸”字型结构，所述滑块一(3)的凸台表面布置有流道一，所述滑块一(3)上镶嵌有电极一(16)，所述滑块二(9)的凸台表面布置有流道二，所述滑块二(9)上镶嵌有电极二(39)，所述电极一(16)、电极二(39)分别与质子交换膜(6)接触连接，且分别设置有两个；所述极板一(4)四角处分别开设有极板角孔一(18)、极板角孔二(22)、极板角孔三(23)、极板角孔四(28)，所述极板角孔一(18)、极板角孔三(23)处分别设有极板过渡孔一(19)、极板过渡孔二(24)，所述极板一(4)上设置有气体分布区一(21)，所述极板一(4)中部开设有用于装配滑块一(3)的滑块装配孔一(20)，所述极板角孔一(18)、极板过渡孔一(19)用于引导气体流入极板一(4)内，所述极板角孔三(23)、极板过渡孔二(24)用于引导气体流出极板一(4)，所述极板角孔二(22)、极板角孔四(28)为在质子交换膜(6)另一侧的气体提供流入、流出通道，并利用密封垫一(2)与密封垫二(5)控制极板角孔二(22)、极板角孔四(28)内气体不流入极板一(4)的流道侧，所述极板一(4)侧面设置有加热孔一(25)、测温孔一(26)和电压采集孔一(27)，所述加热孔一(25)、测温孔一(26)、电压采集孔一(27)分别安装加热元件、测温元件、绝缘插座；所述极板二(8)对角处分别开设有极板角孔五(30)、极板角孔六(35)，所述极板角孔五(30)、极板角孔六(35)处分别设有极板过渡孔三(31)、极板过渡孔四(34)，所述极板角孔五(30)、极板过渡孔三(31)用于引导气体流入极板二(8)内，所述极板过渡孔四(34)、极板角孔六(35)用于引导气体流出极板二(8)，所述极板二(8)上设置有气体分布区二(32)，所述极板二(8)中部开设有用于装配滑块二(9)的滑块装配孔二(33)，所述极板二(8)侧面设置有加热孔二(36)、测温孔二(37)、电压采集孔二(38)，所述加热孔二(36)、测温孔二(37)、电压采集孔二(38)分别安装加热元件、测温元件、绝缘插座。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述滑块一(3)、滑块二(9)均采用环氧树脂或硬塑料制成，所述极板一(4)、极板二(8)均采用铝合金或石墨板导热材料加工而成。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述电极一(16)横截面呈梯形或矩形，所述电极一(16)采用铜或金低电阻材料，所述电极一(16)与质子交换膜(6)超出接触长度的部分折弯引至滑块一(3)流道背面。
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【专利技术属性】
技术研发人员：唐海，姚斌，贺萍，
申请(专利权)人：上海亿氢科技有限公司，
类型：发明
国别省市：