汽车用质子交换膜燃料电池膜电极测试报告要求、概述.docx

《汽车用质子交换膜燃料电池膜电极测试报告要求、概述.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车用质子交换膜燃料电池膜电极测试报告要求、概述.docx（5页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、附录A（资料性）测试报告要求A.1概述根据所做测试，测试报告应提供足够多的正确、清晰和客观的数据用来进行分析和参考，报告有三种形式，摘要式、详细式和完整式。每个类型的报告都应包含相同的标题页和内容目录A.2报告内容A.2.1标题页标题页应介绍下列各项信息：a）标准代号b）样品名称、材料组成、规格；c）试样状态调节及测试标准环境；d）测试机型号；e）每次测试结果以及结果的平均值；f）测试日期、人员。标题页应包括以下内容：a）报告编号；（可选择）b）报告的类型；（摘要式、详细式和完整式）c）报告的作者；d）测试者；e）报告日期；f）测试的场所；g）测试的名称；h）测试日期和时间；i）测试申请单位。

2、A.2.2内容目录每种类型的报告都应提供一个目录A.3报告类型A.3.1摘要式报告摘要式报告应包括下列各项数据：一一测试目的一一测试的种类，仪器和设备；一一所有的测试结果；一一每个测试结果的不确定因素和确定因素；一一摘要性结论。A. 3.2详细式报告详细式报告除包含摘要式报告的内容外，还应包括下列各项数据：一一测试操作方式和测试流程图；一一仪器和设备的安排、布置和操作条件的描述；一一仪器设备校准情况；一一用图或表的形式说明测试结果；一一测试结果的讨论分析。1.1 3.1完整式报告完整式报告除了包含详细内容，还应有原始数据的副本，此外还应包括下列各项数据：一一测试进行时间；一一用于测试的测量设备

3、的精度；一一测试者的姓名和资格；一一完整和详细的不确定分析。附录B（资料性）测试概述8.1 厚度均匀性测试概述膜电极厚度是膜电极的基础指标，其厚度会直接影响到几百片膜电极装堆之后电堆的体积功率密度，膜电极的厚度由组成膜电极的原材料（质子交换膜、催化层、气体扩散层、边框等）直接影响，不同原材料的厚薄会对膜电极产生不同的影响。由于气体扩散层的厚度远远厚于组成膜电极的其他零部件，所以气体扩散层的厚薄对膜电极的厚薄影响最大。膜电极的厚度均匀性关系到膜电极的平整度、导气导水的能力、活性面积的大小等密切影响性能的因素，所以厚度均匀性能够一定程度上反映膜电极的加工工艺和性能水平，是需要表征和评价的关键指标。

4、8.2 Pt担载量测试Pt担载量是指单位面积膜电极催化层中，所使用催化剂贵金属Pt的质量，单位是mgcm2o膜电极当中会使用到贵金属Pl,贵金属Pt的使用量直接关系到膜电极和燃料电池性能的好坏，但Pt的使用也会增加膜电极及燃料电池的成本，因此在保证膜电极/燃料电池性能优越的同时降低贵金属Pt的使用就成为研究者关注的课题。同时，由于比较不同膜电极时，Pt担载量的不同也会影响对于该膜电极的评价。另外，再生产膜电极时，Pt担载量也是评价膜电极生产工艺一致性的重要指标。综上所述，Pt担载量是在膜电极评价当中需要重点关注的一项指标。m担载量测试可以采用ICP测试、称量法测试、XRF测试等。其中，ICP测

5、试具有测试结果精准度高等优点，但其较为耗时，无法进行快速评价。称量法为简易的Pt担载量测试方法，适用于快速进行Pt担载量的评估。XRF测试方法具有快速评价的特点，且精准度较高，适合大规模生产应用。8.3 膜电极气密性测试膜电极气密性是用于评估膜电极是否存在阴阳极串气的评价指标。在单电池/燃料电池中存在阴阳两极，阴阳两极分别充满着空气和氢气，膜电极作为燃料电池电化学反应的场所，同时承担着分隔阴阳两极的作用。如果膜电极发生串气漏气现象，一方面会影响反应气体到达电化学反应发生场所，影响膜电极的发电性能。另一方面由于氢气和空气直接或间接接触，会造成质子交换膜局部产生热点造成破损，造成膜电极分隔作用失效

6、，严重时可能造成失火、爆炸等安全问题，因此无论从性能上还是安全性上，膜电极气密性都是十分必要的检测指标。8.4 膜电极活化测试膜电极加工完成后，由于浆料和加工工艺的不同，膜电极状态可能不同，如催化层平整度欠缺、膜电极过于干燥不适合马上发电等，为使膜电极能够达到适宜工作的状态，需要在正式测试前对膜电极进行一定程度的活化工作。膜电极的活化，一般是通过在低电流到高电流的循环加载减载、或者持续在高电流下运行等方法，使足量的水在膜电极内部对质子交换膜进行润湿，对催化层、气体扩散层等结构进行冲刷，达成膜电极“热机”的目的，使活化后的膜电极能够达到稳定输出的状态。1.2 5膜电极极化曲线测试极化曲线通过对膜

7、电极加载获得对应的电流-电压曲线，是评价膜电极/燃料电池最直观也最有效的方法，可以评价膜电极/燃料电池在不同工作状态下的工作性能1.6 电化学活性面积测试催化层作为燃料电池氢氧电化学反应场所，其结构会影响活性位点及能够发生电化学反应的催化场所的多少。一般来说催化层的结构越疏松多孔，电化学活性面积越大，也能提供更多的反应区域。在电催化领域，一般采用循环伏安法（CV）对膜电极电化学活性面积进行表征，而CV测试方法也在评价燃料电池/膜电极催化层好坏上也有较多的应用。1.7 透氢电流密度测试用于反应氢气从阳极透过到阴极的渗透率。氢气的渗透会增加电池性能的衰退，同时电池的老化也同样会增加氢渗透率，其主要

8、反应在质子交换膜老化上。不同厚度的质子交换膜具有不同的氢渗透率，一般来说质子交换膜厚度越薄，其渗氢电流值越大，表明透过的氢气量越大。1.8 ElS测试采用交流阻抗法对膜电极在不同工作电流密度下的状态进行在线表征和分析。电池内部发生的过程可以用等效电路进行模拟，从而来描述电化学反应动力学行为、欧姆传导过程,以及质量传输过程。EIS测试对膜电极不同极化作用的分析具有很大的帮助。1.9 膜电极抗反极性能测试在电堆的运行过程中，由于水淹或供气故障等问题将会导致供气不足，产生反应气体饥饿现象。特别的，对于电池阳极来说，发生此现象将会导致更为恶劣的影响。在电池阳极，氢饥饿出现时，原本应该产生电流的单片电池

9、，由于氢气供应不足无法有效进行HOR反应，单片电池电压此时为负值，发生反极。当反极发生时单片电池的阳极电势在整体电堆影响下将会升高，异常的阳极电势会促使单片电池内发生水电解及碳腐蚀反应。碳腐蚀反应（CoR）的发生将会导致阳极催化层内Pt颗粒团聚、表面变形等不可逆破坏，同时GDL及流场板也将被腐蚀引起减薄和穿孔。通常由于水电解反应（OER）速率大于COR,OER的持续进行将抑制反极电压，产生水电解平台，使其不会因为进一步发展从而导致剧烈的碳腐蚀反应。由于反极通常不会发生在单电池中，因此对膜电极抗反极的测试采用模拟反极实验的方式来进行。对膜电极水电解平台持续时间和反极发生一段时间后性能的衰减进行表

10、征评估。1.10 膜电极高电位耐久测试车用燃料电池膜电极在常用怠速工况下会处于0.85V左右的高电位，在此高电位长时间运行后，各个部件都会产生相应的老化现象，如催化剂及其载体腐蚀等，严重影响电池性能及寿命。因此需对膜电极在高电位下运行的稳定性及耐久性进行评价。1.11 膜电极粕基催化剂耐久性加速测试车用燃料电池膜电极在经过长时间的运行后，通常会出现催化剂团聚等老化腐蚀现象。如催化剂发生腐蚀，将严重影响电池性能及寿命。因此需采用加速实验的方式对膜电极催化剂的耐久性进行测试评价。B. 12膜电极箱基催化剂载体耐久性加速测试车用燃料电池膜电极在经过长时间的运行后，通常会出现催化剂载体坍塌等老化腐蚀现象。如催化剂载体发生腐蚀，将严重影响电池性能及寿命。因此需采用加速实验的方式对膜电极催化剂载体的耐久性进行测试评价。C. 13膜电极质子交换膜机械化学耐久性加速测试车用燃料电池膜电极在经过长时间的运行后，通常会出现质子交换膜穿孔、减薄等老化腐蚀现象。如质子交换膜发生腐蚀，将严重影响电池性能及寿命。因此需采用加速实验的方式对膜电极质子交换膜机械及化学耐久性进行测试评价。