Топливные элементы с протонообменной мембраной (PEMFC) используют возобновляемые источники энергии — водород — для достижения нулевых выбросов, что делает их экологически чистой, эффективной и устойчивой новой энергетической технологией. Они имеют широкое применение в таких отраслях, как аэрокосмическая, автомобильная и энергетическая. Протонообменная мембрана (PEM) является одним из наиболее важных компонентов PEMFC. С постоянным развитием топливных элементов требования к производительности PEM постепенно возрастают. В соответствии с GB/T 20042.3-2022 «Топливные элементы с протонообменной мембраной. Часть 3: Методы испытаний протонообменных мембран» необходимые испытания для PEM включают проницаемость, свойства на растяжение, прочность на отслаивание при 180°, толщину, протонную проводимость и ионный обмен. емкость. В этой статье основное внимание уделяется тестированию проницаемости протонообменных мембран топливных элементов, а также представлены методы тестирования и соответствующее оборудование.

Введение: Топливные элементы с протонообменной мембраной (PEMFC) — это устройства для генерации энергии, которые преобразуют химическую энергию водорода и кислорода непосредственно в электрическую энергию без сгорания, по существу функционируя как «обратный» электролиз воды. Одна ячейка состоит из анода, катода и протонообменной мембраны. На аноде водородное топливо подвергается окислению, а на катоде восстанавливается окислитель. Оба электрода содержат катализаторы, ускоряющие электрохимические реакции. Функция протонообменной мембраны заключается в проведении протонов (Hâº) при отделении топлива на аноде от окислителя на катоде. Полимерная структура протонообменной мембраны содержит различные ионные группы, пропускающие только ионы водорода (Hâº), блокируя при этом другие ионы, газы и жидкости. PEMFC характеризуются высокой эффективностью преобразования энергии, экологически чистым производством электроэнергии, простой конструкцией, простотой обслуживания и отсутствием загрязнения.

Метод определения проницаемости протонообменной мембраны: проницаемость определяется как объем газа, который проходит через единицу площади образца в единицу времени при постоянной температуре и единичной разности давлений, в основном используется для оценки характеристик газопроницаемости в протонообменной мембране. . Строгое ограничение верхнего порога проницаемости протонообменной мембраны имеет решающее значение для предотвращения чрезмерной утечки через небольшие перфорации, обеспечивая тем самым безопасность от риска термического выхода из-под контроля. Стандарт GB/T 20042.3-2022 определяет использование метода перепада давления для проверки проницаемости протонообменных мембран. Метод дифференциального давления неселективен в отношении поверочного газа и обладает превосходной универсальностью для различных поверочных газов. Благодаря достижениям в области технологий обнаружения, точность оборудования и повторяемость тестовых данных гарантированы.

Прибор для испытаний: Наш тестер газопроницаемости N530 2.0 спроектирован и изготовлен на основе метода дифференциального давления. В процессе испытаний подготовленный образец помещается между верхней и нижней камерами прибора, отделяя камеру высокого давления от камеры низкого давления. Вакуумный насос откачивает всю систему газового контура, снижая давление как в камере высокого, так и в камере низкого давления до уровня ниже 10 Па. Затем в верхнюю камеру вводится экспериментальный газ при атмосферном давлении, создавая постоянную разницу давлений между верхнюю и нижнюю палаты. Под действием градиента давления газ проникает через исследуемый образец из камеры высокого давления в камеру низкого давления. Прибор автоматически рассчитывает газопроницаемость, скорость газопроницаемости и другие параметры барьерных характеристик образца, отслеживая изменение давления в нижней камере.

Тестер газопроницаемости N530 2.0 оснащен тремя камерами, каждая со своим независимым датчиком и блоком контроля температуры, поддерживающими одновременное тестирование трех одинаковых или разных образцов. Каждая камера работает независимо, с независимым сбором данных. Прибор имеет полностью автоматическую работу, тестирование одним щелчком мыши, автоматическое определение и автоматическое отключение, что обеспечивает высокую эффективность тестирования. Он использует запатентованную технологию автоматического поддержания разницы давления для автоматического поддержания разницы давления в образце (регулируемая разница давления) и оснащен высокоточным датчиком давления с разрешением 0,01 Па, обеспечивающим превосходную стабильность и низкий уровень отказов. В тестере используется импортный вакуумный насос с предельным давлением 0,1 Па, обеспечивающий высокую эффективность вакуума и низкий уровень шума. Кроме того, он оснащен новой системой управления пневматическим газовым контуром с автоматическими зажимами для фиксации образца одним касанием, что обеспечивает удобство, экономию труда и превосходные характеристики герметизации.

N530 2.0 может измерять проницаемость таких газов, как O2, CO2, N2 и H2. Гуанчжоу Бяоцзи предоставляет индивидуальные услуги для удовлетворения различных требований клиентов в отношении тестовых газов, давления, температуры и безопасности

Резюме и прогноз: Топливные элементы с протонообменной мембраной (PEMFC) представляют собой устройства для генерации энергии, которые преобразуют химическую энергию топлива и окислителей непосредственно в электрическую энергию. Производительность их ключевых компонентов напрямую влияет на стабильность и надежность топливных элементов, играя решающую роль в общей производительности батареи топливных элементов. Поэтому использование тестера газопроницаемости при перепаде давления для измерения проницаемости протонообменных мембран имеет большое значение для контроля качества топливных элементов, а также для улучшения и оптимизации производственных процессов.