[发明专利]一种PEMFC金属双极板寿命测试装置及方法

权利要求书

1.一种PEMFC不锈钢双极板寿命测试装置，包括双极板(1)，极板上的流场(2)，盖板(3)和底板(4)；其特征在于还包括微孔滤膜(5)，柔性对电极(6)，加热膜(7)，气体供应装置(8)，模拟PEMFC环境循环液体供应装置(9)；所述柔性对电极(6)上开有参比电极安装孔(12)以供参比电极与微孔滤膜(5)接触；所述底板(4)上双极板的流体进出口位置设有流体通道；所述底板(4)和盖板(3)上开有导线安装孔(10)，且在底板(4)上开有测温探头安装孔(11)，在盖板上开有参比电极安装孔(12)；在所述气体供应装置(8)上装有各种流体测量仪表；使用时将加热膜(7)紧贴于双极板(1)的背面，并将双极板(1)流场(2)面和微孔滤膜(5)以及对电极(6)夹在盖板(3)和底板(4)中间，通过紧固螺栓紧固；气体供应装置(8)和循环液体供应装置(9)通过相应的气体调节装置(13)和液体调节装置(14)调节后，将气体和循环液体一起注入双极板(1)的流场(2)内；

所述的微孔滤膜(5)为亲水性的PTFE微孔滤膜，通过吸收模拟PEMFC循环液体后代替质子交换膜作为固体电解质使用。

2.根据权利要求1所述的PEMFC不锈钢双极板寿命测试装置，其特征在于所述柔性对电极(6)的材料为不透气不透水的高纯柔性石墨纸。

3.根据权利要求1所述的PEMFC不锈钢双极板寿命测试装置，其特征在于所述气体调节装置(13)包括减压阀、稳压阀和调节阀。

4.根据权利要求1所述的PEMFC不锈钢双极板寿命测试装置，其特征在于所述液体调节装置(14)包括蠕动泵和流量计。

5.根据权利要求1所述的双极板寿命测试装置，其特征在于，各种测量仪表包括温度仪表、流量仪表、压力仪表。

6.根据权利要求1所述的双极板寿命测试装置，其特征在于所述的双极板为单节双极板。

7.一种使用权利要求1所述的双极板寿命测试装置的方法，其特征在于包括如下步骤：

a、将底板(4)上覆盖上微孔滤膜(5)和柔性对电极(6)背面覆盖上加热膜(7)，夹在盖板(3)和底板(4)中间用紧固螺栓(15)将其紧固；

b、在盖板(3)和底板(4)上的对应位置处连接上导线和参比电极；

c、在底板上双极板的流体进口端接上气体供应装置(8)和液体供应装置(9)，通过气体调节装置(13)和液体调节装置(14)，设定预先计算好的供气压力和流量；

d、将双极板(1)作为工作电极，柔性石墨纸作为辅助电极，按照标准三电极形式接入电化学工作站进行恒电位极化测试，其中设置极化电位为0.70Vvs SHE，时间12h，记录工作电极与辅助电极的电压差曲线；

e、将电化学工作站断开并取下参比电极，然后密封参比电极安装孔，将所测12h电压差曲线的最后稳定值作为槽电压加在双极板与石墨纸之间，此后，每隔12小时按照d中所述方法进行恒电位极化测试，并记录极化电流密度和工作电极与辅助电极的电位差；

f、每隔三天测试一次循环样液中的离子浓度；

g、根据溶液离子浓度和极化电流密度综合判断双极板的使用情况。

8.根据权利要求7所述的使用双极板寿命测试装置的方法，其特征在于所用参比电极要与模拟PEMFC循环介质体系相匹配，当模拟PEMFC循环溶液采用硫酸体系时，参比电极需使用硫酸亚汞电极。

9.根据权利要求7所述的使用双极板寿命测试装置的方法，其特征在于所设置的极化电位要与所测试的双极板种类相契合，当作为阴极板测试时，极化电位应设置为0.70VvsSHE；当作为阳极板测试时，极化电位设置为0Vvs SHE。

10.根据权利要求7所述的使用双极板寿命测试装置的方法，其特征在于所述的气体为空气或氢气，相应的测试双极板为阴极板或阳极板。

11.根据权利要求7所述的使用双极板寿命测试装置的方法，其特征在于所述循环样液中的离子种类要与双极板的基材以及改性涂层成分相匹配，当基材为不锈钢，改性涂层为氮化铬时，离子种类包括铁离子和铬离子。