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质子交换膜燃料电池双极板耐久性试验方法
Test method for proton exchange membrane fuel cell bipolar plate durability
发布日期:
2025-04-30
实施日期:
2025-05-03
本标准规定了质子交换膜燃料电池双极板的腐蚀电流密度、抗热震性、冷却液耐受性的耐久性试验方法。
本标准适用于金属、石墨及复合材质的双极板。
本标准系统性地规定了针对金属、石墨及复合材料双极板的三种核心耐久性测试方法:腐蚀电流密度、抗热震性及冷却液耐受性。在通用要求方面,标准明确了测试样品需为无破损的商品极板或特定基材,测试环境为常温常湿,并规定以三个有效试验的平均值作为结果,关键测试设备如电化学工作站电压分辨率需达10^-6 V,低电阻测量仪精度需达±0.01 mΩ。
腐蚀电流密度测试旨在评估双极板的电化学腐蚀性能。测试在模拟燃料电池苛刻环境的电解液(80℃、pH=3的H2SO4溶液,含0.1 ppm F-,并通入空气)中进行。它分为动电位法和恒电位法:动电位法以1 mV/s的速率在-0.5 V至1.4 V电位区间扫描,并取0.6 V下的电流值计算电流密度;恒电位法则分别在0.6 V下持续24小时和1.2 V下持续1小时进行极化,并取最后5分钟电流平均值计算电流密度。两种方法的计算结果均要求精确到小数点后两位,单位为微安每平方厘米。
抗热震性测试用于检验双极板承受温度剧烈变化的能力。测试要求将完整的双极板样品在30℃±5℃和90℃±5℃的水中进行快速交替浸没,每次停留15秒,转移时间有严格限制(如完全浸没或脱离液面时间不大于10秒)。在经过10,000次这样的热循环后,通过测量气体透过率的变化幅度来量化其性能衰减,计算结果需保留三位小数。对于金属双极板,还需在高倍显微镜下检查涂层是否出现剥落或裂纹。
冷却液耐受性测试则评估双极板在冷却液长期作用下的稳定性。测试分为静态保压和动态循环两种方法。静态法要求将装配成的短堆在150 kPa±10 kPa的冷却液压力下保持30天;动态法则在测试台上循环冷却液30天。测试前后均需进行严格的气密性检测,并通过气体透过率的变化幅度来评价其耐受性,计算结果同样保留三位小数。该标准通过上述量化指标与严谨流程,为双极板的耐久性与可靠性评价提供了统一、可比的技术依据