[发明专利]一种PEMFC金属双极板寿命测试装置及方法

说明书

一种PEMFC双极板寿命测试装置和方法，装置包括双极板，极板上的流场，盖板，底板，微孔滤膜，柔性对电极，加热膜，气体供应装置，模拟PEMFC环境循环液体供应装置；极板的流体进出口位置设有气体通道；气体供应装置上装有各种流体测量仪表，液体供应装置包括蠕动泵和流量计。使用时将双极板测试流场面覆盖上微孔滤膜和柔性对电极，背面覆盖上加热膜，固定在盖板和底板中间；通入模拟PEMFC环境的液体和气体后，将双极板极化至对应电位后长期运行，通过检测循环溶液中的离子浓度来判断双极板的使用情况。该装置解决了无法独立评价金属双极板寿命的问题，其测试方法和评价手段简单、实用，能较为准确的判断双极板的使用寿命，适于在金属双极板寿命测试上广泛推广。

技术领域

本发明涉及一种PEMFC金属双极板寿命测试装置，尤其涉及使用离子检测技术作为不锈钢双极板寿命测试方法的装置和方法。

背景技术

燃料电池双极板分为阴极板、阳极板。由于燃料电池内部的高温酸性环境，不锈钢双极板直接使用通常难以满足燃料电池的使用要求，需要进行表面改性才能进行使用。传统的测定改性金属双极板寿命的方法为将双极板装入燃料电池中，通过与装入石墨双极板的燃料电池寿命作对比来判断金属双极板的寿命。该法不仅成本昂贵，而且很多时候并不能制造出与金属板流场相同的石墨板，并且容易受到膜电极自身寿命的影响，无法准确评价双极板自身的使用寿命。因此研制一种独立评价双极板寿命的装置和方法就显得尤为重要。

在大多数文献调研中发现双极板的失效通常表现为表面改性薄膜的穿孔，这一方面会导致表面接触电阻增加，从而降低电池堆的有用功率；另一方面会导致基体腐蚀，溶解的金属离子会催化膜电极的降解，从而导致电池堆性能损失。但无论出于哪种方式失效，其都会导致基体的腐蚀，这就会使得PEMFC的液体环境中存在一定量的金属离子。基于此原理，本专利发明了一种独立评测金属双极板使用寿命的装置和方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，研制一种方便独立评测金属双极板寿命的装置和方法。本发明的技术实现手段如下：

一种PEMFC金属双极板寿命测试装置，包括双极板，极板上的流场，盖板和底板；其特征在于还包括微孔滤膜，柔性对电极，加热膜，气体供应装置，模拟PEMFC环境循环液体供应装置；所述柔性对电极上开有孔以供参比电极与微孔滤膜接触；所述底板上双极板的流体进出口位置设有流体通道；所述底板和盖板上开有导线安装孔，且在底板上开有测温探头安装孔，在盖板上开有参比电极安装孔；在所述气体供应装置上装有各种流体测量仪表；使用时将加热膜紧贴于双极板的背面，并将双极板流场面和微孔滤膜以及柔性对电极夹在盖板和底板中间，通过紧固螺栓紧固；气体供应装置和循环液体供应装置通过相应的气体调节装置和液体调节装置调节后，将气体和循环液体一起注入双极板的流场内。

所述的微孔滤膜为亲水性的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。

所述柔性对电极的材料为不透气不透水的高纯柔性石墨纸。

所述气体调节装置包括减压阀、稳压阀和调节阀。

所述液体调节装置包括蠕动泵和流量计。

所述各种测量仪表包括温度仪表、流量仪表、压力仪表。

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。

一种使用所述的双极板寿命测试装置的方法，包括如下步骤：

a、将双极板测试流场面上覆盖上微孔滤膜和柔性对电极，背面覆盖上加热膜，夹在盖板和底板中间用紧固螺栓将其紧固；

b、在盖板和底板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和液体供应装置，通过气体调节装置和液体调节装置，设定预先计算好的供气压力和流量；