原標題：質子交換膜檢測儀器設備及測試方法

                 燃料電池堆關鍵部件質子交換膜性能測試方案

    質子交換膜燃料電池的重要構造包含質子交換膜、兩邊的多孔電極催化劑層和氣體擴散層，及其兩邊構成氣體傳輸通道和電子導體的極板。在其中，質子交換膜是燃料電池的關鍵部件之一。質子交換膜(縮寫為PEM)是一種離子聚合物的半透膜，厚度一般僅為10μm左右，設計方案用以質子傳輸阻隔氧或氫。能傳送質子但是對電子絕緣，發揮傳輸氫離子、阻隔燃料和氧化劑、阻絕電子的作用。

    因此，PEM決定著燃料電池使用性能、穩定性和經久耐用性，需要具備下面六種基本特性：質子導電率、穩定性能、透氣性能、吸水能力、水電滲透性及其力學強度。

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    一、質子交換膜氣體透過率/質子交換膜氣體透過系數/質子交換膜透氣率

    質子交換膜當作PEMFC的核心部件之一，它可以將陰極和陽極分分開，阻攔燃料(氫氣)和氧化劑(氧氣)立即相混發生反應。該功能可以使用氣體透過率來判定，氣體透過率越高，則膜的氣體阻隔特性越差，氫氣和氧氣觸碰越多，便會導致電池兩極電勢差就越低，電池的開路電壓也就越低。

    因此，質子交換膜氣體透過率檢測也極為重要，是公司需要重點監管使用性能之一。

    氣體透過率

    在恒定溫度和單位壓力差下,穩定透過時,單位時間內透過質子交換膜試樣單位面積的氣體的體積。

    氣體透過系數

    在恒定溫度和單位壓力差下，在穩定透過時，單位時間內透過試樣單位厚度、單位面積的氣體的體積。

    眾測機電研發生產的壓差法氣體滲透儀用于薄膜試樣的氣體透過率試驗儀，適用塑料薄膜、復合膜、高阻隔材料、片材、金屬箔片在各種溫度下的氣體透過率、溶解度系數、擴散系數、滲透系數的測定。儀器符合并滿足GB/T20042.3-2022《質子交換膜燃料電池第3部分：質子交換膜檢測方法》規范中對質子交換膜的“氣體透過率”和“氣體透過系數”指標的試驗標準，可技術專業用以測試質子交換膜的氣體透過特性，可測試氫氣透過、氧氣透過等。

質子交換膜透氣性測試儀

    二、力學強度測試(拉伸強度/斷裂拉伸/剝離強度)

    質子交換膜力學強度指標的好壞直接關系到材料本身耐機械損傷的能力，從而影響其機械穩定性及其燃料電池堆使用年限。規范GB/T20042.3-2022對“拉伸強度”、“斷裂拉伸應變”、“彈性模量”、“180°剝離強度”指標測試有明確的要求。

    拉伸強度

    在給定溫度、濕度和拉伸速度下,在標準質子交換膜試樣上施加拉伸力，質子交換膜試樣斷裂前所承受的最大拉伸力與試樣的橫截面面積的比值。

    彈性模量

    質子交換膜中,應力應變曲線上初始直線部分的斜率。

    斷裂拉伸應變

    質子交換膜試樣發生斷裂時,原始標距單位長度的增量。

    質子交換膜力學強度測試，推薦使用眾測機電研發生產的電子拉力試驗機TST-01B成質子交換膜的拉伸高度、斷裂拉伸、180°剝離強度測試，同時，配備技術專業穿刺力測試夾具，可以進行膜材的抗穿刺功能測試。

電子拉力試驗機

    三、質子交換膜厚度檢測

    質子交換膜厚度與燃料電池安全性與特性息息相關，主要是因為質子交換膜的質子傳輸阻力是燃料電池輸出壓降的重要構成之一，厚度大就表示傳輸阻力大特性低，厚度小則非常容易壓傷刺穿;與此同時質子交換膜中的融合水從陰極側反向擴散到陽極側是由兩邊之間的水分含量梯度推動的，厚度小則水分含量梯度大，反向擴散強，從而允許更多的融合水電遷移，提升活性總面積里的電流密度。

    因此可見，公司對質子交換膜厚度參數檢測也至關重要。

    質子交換膜厚度均勻性測試，推薦選用眾測機電研發生產的測厚儀THK-01進行檢測，本厚度檢測儀是一款高精密、高反復性的機械接觸式精密測厚儀

交換膜測厚儀

    近些年，新能源技術燃料電池行業的高速發展不斷加快，燃料電池電堆及系統正朝功率大的迅速優化升級，技術實力也會跟著快速提升。產業迅猛發展，再進一步推動了產業的規范性、細節化、明確具體，特別關注燃料電池操控技術的研發與掌控。想了解更多質子交換膜檢測儀器及相關試驗方法，可咨詢濟南眾測機電！