【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于全自动化产品领域，涉及一种燃料电池气体扩散层气体透气性夹具、测试系统及测试方法。
技术介绍
1、质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells，pemfc)由于其高比能量、环境友好等优点，现已成为研究热点。气体扩散层(gas diffusion layer,gdl)作为燃料电池核心组件膜电极的重要组成部分，通常由导电性能较好的多孔材料组成，在结构上具有各向异性的多孔微观形貌，承担电堆中气体传输分配、电子传导、支撑催化层、改善水管理等多种作用，是影响燃料电池电化学性能的关键部件之一。
2、gdl通常由微孔层(microporous layer，mpl)和支撑层(gas diffusiou backing，gdb)两部分组成。其中mpl由碳粉和憎水剂制成，mpl的实施是通过在浆料配方中添加造孔剂及将该浆料涂覆在gdb上，通常采用喷涂、印刷、热压等方法粘结固定到基底层gdb上，生成的密集的狭缝或更小的气孔结构。这个薄碳粉层，厚度约为5～100μm，根据导电碳粉的掺杂量来改良基底层较大的孔隙结构，mpl层的孔大多在10～50μm级别，均匀孔隙，在不影响均匀分散和传输导通气体的前提下，起到水管理的作用。更重要的是，mpl改善了与mea催化剂质点的贴合性，降低催化层与gdl之间的接触电阻，从而改善界面电化学反应。
3、gdl的性能表征通常包含透气性、体电阻、面电阻、厚度均一性、密度、亲疏水性、热导率等物性参数测试，还包括酸溶液浸泡、高电位氧化等[1]电化学加速
4、目前有关质子交换膜燃料电池gdl的物性参数表征方法依然较少，且大部分是基于小尺寸样品的离线检测。尤其关于gdl的透气性测试，一般是基于压差法原理，将预先处理好的试样置于上下腔体之间，在试样两侧形成一个恒定的压差，气体在压差的作用下，由高压腔渗透过试样向低压腔流动，根据试样的面积、压差和气体流量，计算出样品的透气性。这种方法虽然检测时间短，效率高，但距离燃料电池运行环境中的气体从双极板流道透过gdl的情况相差甚远，且很难对电池全尺寸大小的gdl进行透气性测试。因此，本技术提出一种质子交换膜燃料电池gdl气体透气性测试方法及夹具，具体可以将全尺寸的gdl在一定压力下固定在具有单面流道的夹具中，并进行有效密封，测试不同组装压力、不同气体压力、流速或湿度等多种条件下的gdl的透气性，以一种更贴近gdl在燃料电池实际应用的环境和条件对其进行透气性测试，为gdl的材料选型及性能验证提供更有利的技术支持。
5、气体扩散层透气性是其应用于燃料电池最为重要的考核指标之一，然而目前关于气体扩散层透气性的测试方法和测试标准显有报道，应用最广泛的就是压差法，通过将样品放置在上下测试腔之间，压紧密封好，然后对整个系统进行抽真空，当达到一定的真空度后，关闭下腔，向高压腔(上腔)充入一定的试验气体，并稳定上腔压力，使试样两侧形成恒定的压力差，气体在压差梯度的作用下，由高压侧(上腔)向真空侧(下腔)渗透，测量真空腔(下腔)的压强变化，从而表征样品透气性；传统的透气性测试方法还有葛尔莱法，具体在恒定的气体压差下，测定通过一定体积的气体所用的时间。无论是上述哪种测试方法，均是基于小样品的局部透气性测试，与燃料电池电堆组装后气体透过气体扩散层达到反应界面的过程有很大差距，其中最重要的一点是，在电堆应用中气体扩散层的基底(碳纸)会实时受到双极板流道脊部的压力，受力范围一般在20～50kn，气体扩散层受力后内部结构肯定会发生变化，所以离线状态的透气性测试很难真实的还原这一点。此外，已有技术的透气性测试方法很难实现气体扩散层在受到不同机械压力、匹配不同双极板流道设计、以及不同气体类型、湿度、气量、流速和压力下的透气性研究。因此，开发更符合燃料电池电堆应用中真实状态的气体扩散层透气性测试方法迫在眉睫。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术采用的技术方案是：一种气体扩散层透气性测试夹具，包括下端板和上端板；
2、所述下端板和上端板通过螺栓进行固定；
3、所述下端板和上端板之间形成测试样品放置腔；
4、所述下端板延外沿设置有组装螺杆定位孔；
5、所述下端板四周设置的密封胶线槽；
6、在所述下端板内设置有气体流道，所述气体流道分为沟槽和脊部；
7、下端板气体流道沟槽和脊部依次交错设置，形成下端板气体流道；
8、在所述下端板内部设置有测试用气体入口；
9、在所述上端板的上表面上设置有若干个上端板气体流道沟槽和上端板气体流道脊部；
10、所述上端板气体流道沟槽和上端板气体流道脊部，依次交错设置，形成上端板气体流道；
11、在所述上端板内设置有测试用气体出口；
12、所述测试用气体出口和所述测试用气体入口设置在不同侧。
13、进一步地：所述上端板和下端板采用的材质为石墨板或不锈钢板。
14、进一步地：所述密封胶线的材质包括硅橡胶或氟橡胶或三元乙丙橡胶，优先选择硅橡胶，要求硅橡胶抗压能力大于测试夹具的最大组装力。
15、进一步地：所述上端板气体流道和下端板气体流道设计采用蛇形流道、蜿蜒流道、直流道或变径流道，流道类型、尺寸与实际应用的双极板流道保持一致。
16、进一步地：所述样品放置腔的深度应基于待测样品受到一定的组装力压缩后的厚度来设定。
17、一种根据任一项所述气体扩散层透气性测试夹具的测试系统，包括气源，用于产生气体；
18、通过减压阀与所述气源相连接；
19、增湿系统，用于增加对气源产生的气体的湿度；所述增湿系统和气源通过第一管道相连接，
20、所述增湿系统一端通过第二球阀与减压阀相连接，通过增湿系统另一端通过第一球阀和第三球阀与减压阀相连接；
21、通过第一球阀和第三球阀相连接的第二管道与气体扩散层透气性测试夹具的测试用气体入口相连接，
22、在所述第二管道上设置有进气气体压力表，用于对气体的压力进行测量；
23、温度表，用于对气体的温度进行测量；
24、湿度表，用于对气体的湿度进行测量；
25、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种气体扩散层透气性测试夹具，其特征在于：包括下端板和上端板；
2.根据权利要求1所述一种气体扩散层透气性测试夹具，其特征在于：上端板和下端板采用的材质为石墨板或不锈钢板。
3.根据权利要求1所述一种气体扩散层透气性测试夹具，其特征在于：所述密封胶线的材质包括硅橡胶或氟橡胶或三元乙丙橡胶，优先选择硅橡胶，要求硅橡胶抗压能力大于测试夹具的最大组装力。
4.根据权利要求1所述一种气体扩散层透气性测试夹具，其特征在于：所述上端板气体流道和下端板气体流道设计采用蛇形流道、蜿蜒流道、直流道或变径流道，流道类型、尺寸与实际应用的双极板流道保持一致。
5.根据权利要求1所述一种气体扩散层透气性测试夹具，其特征在于：
6.一种根据权利要求1-5中任一项所述气体扩散层透气性测试夹具的测试系统，其特征在于：包括气源，用于产生气体；
7.根据权利权利要求6所述气体扩散层透气性测试夹具的测试系统，其特征在于：所述测试样品为燃料电池气体扩散层，但不限于气体扩散层，也包含碳纤维纸或碳毡或巴基纸、等薄膜透气材料。
8.根据
9.应用权利要求6-8中任一项所述一种气体扩散层透气性测试系统的测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种气体扩散层透气性测试夹具，其特征在于：包括下端板和上端板；
2.根据权利要求1所述一种气体扩散层透气性测试夹具，其特征在于：上端板和下端板采用的材质为石墨板或不锈钢板。
3.根据权利要求1所述一种气体扩散层透气性测试夹具，其特征在于：所述密封胶线的材质包括硅橡胶或氟橡胶或三元乙丙橡胶，优先选择硅橡胶，要求硅橡胶抗压能力大于测试夹具的最大组装力。
4.根据权利要求1所述一种气体扩散层透气性测试夹具，其特征在于：所述上端板气体流道和下端板气体流道设计采用蛇形流道、蜿蜒流道、直流道或变径流道，流道类型、尺寸与实际应用的双极板流道保持一致。
【专利技术属性】
技术研发人员：舒清柱，王天宇，张扬，孙昕，史杰夫，吕平，
申请(专利权)人：新源动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。