【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氧气传输系数测试装置，特别是涉及一种燃料电池气体扩散层氧气传输系数测试装置。
技术介绍
1、质子交换膜燃料电池是一种以氢气为燃料、氧气或空气为氧化剂，将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化成电能的发电装置，质子交换膜燃料电池具有启动快、低温运行、效率高、功率密度高、绿色排放和低噪声等优点，是未来能源装置的有力竞争者。
2、然而高电流密度下的水淹与反应物分布不均导致的电池性能低下成为pemfc仍未大规模商业化的主要原因。pemfc中的水主要在膜电极(mea)的阴极催化剂层产生，由通过阴极流道中的空气流去除，但流道相对狭窄，使得水难以被去除，导致流道内水淹。当水在气体扩散层(gdl)和流道中积聚时，气体进入催化层(cl)的阻力将增加，使得反应物的传输不良，极大地减少燃料电池寿命，降低燃料电池性能。
3、因此水管理一直是质子交换膜燃料电池领域研究的热点问题之一。合理的水管理措施有利于电池性能的提高，同时有助于电池使用寿命的延长。扩散层内氧气有效扩散系数是影响质子交换膜燃料电池性能的决定性参数之一，准确测量氧气有效扩散系数对燃料电池性能优化设计具有重要的指导意义。鉴于多孔介质结构的复杂性，扩散层内氧气有效扩散系数的预测仍不够精确，尤其是在扩散层含水情况下。然而由于技术手段的限制，大多数实验测量是在扩散层干燥状态下进行，因此缺乏含水状态扩散层的测量数据。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为克服现有技术的不足和缺陷，而提供一种结构简单、操作方便、测试准
2、一种燃料电池气体扩散层氧气传输系数测试装置，包括装置框架，置于所述装置框架中的电解液以及置于所述电解液中的电极，所述电极包括阳极与阴极，所述装置框架内在所述电解液的顶部布置有气体渗透膜，所述气体渗透膜的上方布置有多孔介质试样。
3、其中，所述多孔介质试样为薄片结构。
4、其中，所述多孔介质试样布置于多孔介质支架中。
5、其中，所述多孔介质支架与所述装置框架的顶部开口端相接并固定。
6、其中，所述装置框架的顶部开口端的开口尺寸小于所述装置框架的外围尺寸。
7、其中，所述阳极为铅阳极，所述阴极为金阴极。
8、其中，所述电解液为碱性电解液，优选为乙二醇和氢氧化钾电解液。
9、其中，所述多孔介质支架为圆形支架，一侧暴露在周围环境中，另一侧面对所述阴极，所述多孔介质试样为圆形薄片结构。
10、其中，所述多孔介质试样与气体渗透膜之间存在间隙，以保证氧气和电极有效接触。
11、其中，测试时，阳极被氧化，阳极物质溶解在电解液中，产生的水量与阴极消耗的量相同，多孔介质试样表面的氧的质量分数和阴极电化学反应消耗的氧的量通过测试时的输出电流i计算，多孔介质试样内的氧气有效扩散系数的计算包括：
12、
13、式中：
14、w0表示多孔介质试样暴露在空气侧的氧气质量分数；
15、wi表示阴极表面的氧气质量分数；
16、i0表示没有多孔介质试样时测试装置输出的电流，单位a；
17、t表示环境温度，单位k；
18、deff表示多孔介质试样内的氧气有效扩散系数，单位m2·s-1；
19、l表示多孔介质试样的厚度，单位mm；
20、a表示多孔介质试样的截面积，单位mm2；
21、f表示法拉第常数，96487.0c·mol-1；
22、mo2表示阴极电化学反应消耗的氧气质量，单位g。
23、本专利技术的燃料电池气体扩散层氧气传输系数测试装置，结构简单，成本低，方便使用，通过采集的电流数据，结合已知的多孔介质的参数，即可快速计算出燃料电池气体扩散层氧气传输系数，特别适用于燃料电池的测试时使用。
24、本专利技术的燃料电池气体扩散层氧气传输系数测试装置，能够准确进行气体扩散膜干燥和含水状态下氧气扩散系数的测试，同时能够研究孔隙率与含水量对氧气扩散率的影响，能促进对燃料电池性能优化分析的研究。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.燃料电池气体扩散层氧气传输系数测试装置，其特征在于，包括装置框架，置于所述装置框架中的电解液以及置于所述电解液中的电极，所述电极包括阳极与阴极，所述装置框架内在所述电解液的顶部布置有气体渗透膜，所述气体渗透膜的上方布置有多孔介质试样。
2.根据权利要求1所述燃料电池气体扩散层氧气传输系数测试装置，其特征在于，所述多孔介质试样为薄片结构。
3.根据权利要求2所述燃料电池气体扩散层氧气传输系数测试装置，其特征在于，所述多孔介质试样布置于多孔介质支架中。
4.根据权利要求3所述燃料电池气体扩散层氧气传输系数测试装置，其特征在于，所述多孔介质支架与所述装置框架的顶部开口端相接并固定。
5.根据权利要求4所述燃料电池气体扩散层氧气传输系数测试装置，其特征在于，所述装置框架的顶部开口端的开口尺寸小于所述装置框架的外围尺寸。
6.根据权利要求1所述燃料电池气体扩散层氧气传输系数测试装置，其特征在于，所述阳极为铅阳极，所述阴极为金阴极。
7.根据权利要求1所述燃料电池气体扩散层氧气传输系数测试装置，其特征在于，所述电解液
8.根据权利要求1所述燃料电池气体扩散层氧气传输系数测试装置，其特征在于，所述多孔介质支架为圆形支架，一侧暴露在周围环境中，另一侧面对所述阴极，所述多孔介质试样为圆形薄片结构。
9.根据权利要求1所述燃料电池气体扩散层氧气传输系数测试装置，其特征在于，所述多孔介质试样与气体渗透膜之间存在间隙，以保证氧气和电极有效接触。
10.根据权利要求1所述燃料电池气体扩散层氧气传输系数测试装置，其特征在于，测试时，阳极被氧化，阳极物质溶解在电解液中，产生的水量与阴极消耗的量相同，多孔介质试样表面的氧的质量分数和阴极电化学反应消耗的氧的量通过测试时输出电流I计算，多孔介质试样内的氧气有效扩散系数的计算包括：
...【技术特征摘要】
1.燃料电池气体扩散层氧气传输系数测试装置，其特征在于，包括装置框架，置于所述装置框架中的电解液以及置于所述电解液中的电极，所述电极包括阳极与阴极，所述装置框架内在所述电解液的顶部布置有气体渗透膜，所述气体渗透膜的上方布置有多孔介质试样。
2.根据权利要求1所述燃料电池气体扩散层氧气传输系数测试装置，其特征在于，所述多孔介质试样为薄片结构。
3.根据权利要求2所述燃料电池气体扩散层氧气传输系数测试装置，其特征在于，所述多孔介质试样布置于多孔介质支架中。
4.根据权利要求3所述燃料电池气体扩散层氧气传输系数测试装置，其特征在于，所述多孔介质支架与所述装置框架的顶部开口端相接并固定。
5.根据权利要求4所述燃料电池气体扩散层氧气传输系数测试装置，其特征在于，所述装置框架的顶部开口端的开口尺寸小于所述装置框架的外围尺寸。
6.根据权利要求1所述燃料电池气体扩散层氧气传输系数...
【专利技术属性】
技术研发人员：王誉霖，杜瑶，秦世位，王一然，林成铭，韩禹，
申请(专利权)人：天津商业大学，
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。