【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池，具体涉及一种用于燃料电池气体扩散层耐久性测试装置，同时还涉及一种用于燃料电池气体扩散层耐久性测试方法。
技术介绍
1、燃料电池是一种将化学能转化为电能的能源转化装置，原料清洁可再生，且电化学反应过程无污染，属于一种环保的新能源。而气体扩散层(简称gdl)是燃料电池的关键上游部件，占到电池总成本的15％左右，且gdl由碳纸基体和微孔层(简称mpl)组成，具有导电、导气、导热、导水、支撑催化层和质子交换膜、稳定电极等多重重要功能，因此，足以说明gdl的耐久性提升对燃料电池寿命的延长意义重大。现有gdl衰减可分为机械衰减和化学衰减两方面，其中机械衰减包括由压缩应力、冷冻/融化、溶胀和气流侵蚀等引起的衰减；化学衰减主要是由碳腐蚀引起的，在一些极端条件如启停、燃料供给不足时，可导致电池阴极产生高电位甚至反极，导致碳材料的腐蚀；同时在燃料电池运行过程中，gdl长时间处于酸性(低ph)、高氧浓度的温湿环境，也会导致碳腐蚀的发生，因此，对gdl的耐久性进行评估是十分重要的。
2、目前，耐久性测试主要为酸液浸泡法加速衰减测试和高电位氧化法加速衰减测试，前者所需时间过长(30天及以上)且对gdl耐久性影响较小，不能准确评估其耐久性；后者受测试环境与装置限制较大，gdl的尺寸受限，同时，硫酸可能会挥发导致测试结果的准确性受到影响，因此，不管哪种方式，都存在不能准确评估其耐久性的特点，同时采用硫酸形成酸性工况存在极大操作风险，然后根据质子交换膜燃料电池的运行可知，一旦遇到如启停、燃料供给不足的极端条件时，会导致电池阴极产
技术实现思路
1、为了克服现有技术的缺陷，本专利技术的目的是提供一种全新的用于燃料电池气体扩散层耐久性测试装置。
2、同时，本专利技术还涉及一种用于燃料电池气体扩散层耐久性测试方法。
3、为解决以上技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
4、一种用于燃料电池气体扩散层耐久性测试装置，其包括：
5、待测试样品定位单元，其包括形成进口和出口的夹具、位于夹具内的电极板、设置在电极板上的极耳、以及密封件，其中电极板自侧面向内凹陷并形成迂回流道槽，气体扩散层自微孔层所在面贴合在电极板上且将迂回流道槽外侧闭合形成流道，密封件将气体扩散层与电极板相密封在夹具内，流道进出端部分别与夹具的进口和出口连通；
6、酸性环境模拟单元，其与流道两端连通，且其能够将酸液存储容器内的酸液送至所述流道后再回流至所述酸液存储容器构成循环流动回路；
7、电位测试单元，其包括分别插装在酸液存储容器上的测试电极和参比电极、多通道电位仪，其中测试电极、参比电极、极耳分别与所述多通道电位仪连通，且在电极板、测试电极、参比电极形成的电极体系下进行高电位氧化法加速衰减测试。
8、优选地，迂回流道槽在电极板呈上下迂回分布。使其分布方式与实际工况接近。
9、根据本专利技术的一个具体实施和优选方面，迂回流道槽的两端部分别构成进液端口和出液端口，其中进液端口和出液端口的一个位于上方、另一个位于下方。在高度落差下，更有利于硫酸的流动。
10、在一些具体实施方式中，密封件包括分别将电极板的相对侧面与夹具间隔和密封的第一密封垫片和第二密封垫片，其中第一密封垫片和第二密封垫片上分别在流道所对应端部设有通孔，进液端口自电极板厚度方向贯穿并与通孔和夹具的进口连通；出液端口通过通孔与夹具的出口连通。不仅降低硫酸外泄可能，而且能够保持相对均衡受力下循环的硫酸与气体扩散层接触。
11、根据本专利技术的又一具体实施和优选方面，夹具包括第一夹板和第二夹板、夹持锁定件，其中安装时，第一夹板、第一密封垫片、电极板、气体扩散层、第二密封垫片、第二夹板依次贴合，夹持锁定件将第一夹板和第二夹板相对夹紧，电极板和气体扩散层所形成流道密封在第一密封垫片和第二密封垫片之间。十分方便夹持操作。
12、优选地，第一夹板和第二夹板均为绝缘板，具体的，绝缘板为abs绝缘端板；密封垫片为ptfe密封垫片。
13、根据本专利技术的又一具体实施和优选方面，酸性环境模拟单元包括酸液存储容器、循环泵、循环管路，其中所述循环管路分别与所述夹具的进口和出口连通，且酸液经过循环管路在所述酸液存储容器、所述流道、所述循环泵所形成所述的循环流动回路。在硫酸的循环流动下，使其十分接近实际工况，同时流动的硫酸在一定程度上能够改善电极板所形成的电位，以更准确地获取耐久性测试值。
14、在一些具体实施方式中，循环泵为蠕动泵；酸液存储容器为蓝盖试剂瓶(具有较好的密封性能，以达到本申请要求的循环不泄露或挥发之要求)，其中酸液为浓度为0.1～1mol/l的硫酸(一般情况下选择酸液为浓度为0.5mol/l的硫酸)，且循环管路外包有羊毛毡保温层。同时，分别采用循环出液管和循环回液管与酸液存储容器连通，其中循环出液管的下端部位于酸液的液位下方，循环回液管的下端部位于液位上方。
15、优选地，测试电极为石墨片电极；参比电极为饱和甘汞电极；电极板为石墨流场板。
16、本专利技术的另一技术方案：一种用于燃料电池气体扩散层耐久性测试方法，其采用了上述的用于燃料电池气体扩散层耐久性测试装置，且包括如下步骤：
17、s1、气体扩散层的定位
18、由气体扩散层自微孔层所在面贴合在电极板上并形成迂回的流道，并密封件和夹具的相对夹紧和密封对接下，流道的两端部分别与夹具的进口和出口连通；
19、s2、循环流动回路的形成
20、将酸液存储容器与流道连通，且结合回流至酸液存储容器形成循环流动回路；
21、s3、高电位氧化法加速衰减测试
22、将测试电极和参比电极分别浸入酸液存储容器的酸液中，并使得流道内的酸液循环流动，同时在电极板、测试电极、参比电极形成的电极体系下进行高电位氧化法加速衰减测试。
23、优选地，在s1中的夹具采用螺栓件相对锁紧夹持，且所述流道在上下方向迂回，同时进口和出口在上下方向错开分布。
24、优选地，在s2中，分别采用循环出液管和循环回液管与酸液存储容器连通，其中循环出液管的下端部位于酸液的液位下方，循环回液管的下端部位于液位上方；和/或，在s2中，酸液存储容器的液位上部空间内充入氮气形成保护气氛。
25、优选地，测试时，将酸液存储容器至于70±5℃的恒温水浴锅中。
26、优选地，气体扩散层还可以根据所需时间进行相应的老化试验，试验结束后取出气体扩散层，用去离子水反复冲洗后置于真空烘箱中烘干，随后气体扩散层装入夹具，并在酸液循环中，三电极体系对样品进行高本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于燃料电池气体扩散层耐久性测试装置，其特征在于，其包括：
2.根据权利要求1所述的用于燃料电池气体扩散层耐久性测试装置，其特征在于，所述的迂回流道槽在所述电极板呈上下迂回分布。
3.根据权利要求2所述的用于燃料电池气体扩散层耐久性测试装置，其特征在于，所述的迂回流道槽的两端部分别构成进液端口和出液端口，其中所述进液端口和出液端口的一个位于上方、另一个位于下方。
4.根据权利要求3所述的用于燃料电池气体扩散层耐久性测试装置，其特征在于，所述的密封件包括分别将所述电极板的相对侧面与所述夹具间隔和密封的第一密封垫片和第二密封垫片，其中所述第一密封垫片和第二密封垫片上分别在流道所对应端部设有通孔，所述的进液端口自所述电极板厚度方向贯穿并与所述通孔和所述夹具的进口连通；所述出液端口通过所述通孔与所述夹具的出口连通。
5.根据权利要求4所述的用于燃料电池气体扩散层耐久性测试装置，其特征在于，所述夹具包括第一夹板和第二夹板、夹持锁定件，其中安装时，第一夹板、第一密封垫片、电极板、气体扩散层、第二密封垫片、第二夹板依次贴合，所述的夹持锁定
6.根据权利要求5所述的用于燃料电池气体扩散层耐久性测试装置，其特征在于，所述的第一夹板和第二夹板均为绝缘板，密封垫片为PTFE密封垫片。
7.根据权利要求1所述的用于燃料电池气体扩散层耐久性测试装置，其特征在于，所述的酸性环境模拟单元包括酸液存储容器、循环泵、循环管路，其中所述循环管路分别与所述夹具的进口和出口连通，且酸液经过循环管路在所述酸液存储容器、所述流道、所述循环泵所形成所述的循环流动回路。
8.根据权利要求7所述的用于燃料电池气体扩散层耐久性测试装置，其特征在于，所述的循环泵为蠕动泵；和/或，酸液存储容器为蓝盖试剂瓶；和/或，分别采用循环出液管和循环回液管与酸液存储容器连通，其中循环出液管的下端部位于酸液的液位下方，循环回液管的下端部位于液位上方。
9.根据权利要求1或7或8所述的用于燃料电池气体扩散层耐久性测试装置，其特征在于，酸液为浓度为0.1～1mol/L的硫酸，且循环管路外包有毛毡保温层。
10.根据权利要求1所述的用于燃料电池气体扩散层耐久性测试装置，其特征在于，所述的测试电极为石墨片电极；和/或，所述参比电极为饱和甘汞电极；和/或，电极板为石墨流场板。
11.一种用于燃料电池气体扩散层耐久性测试方法，其特征在于，其采用了权利要求1至10中任一项所述的用于燃料电池气体扩散层耐久性测试装置，且包括如下步骤：
12.根据权利要求11所述的用于燃料电池气体扩散层耐久性测试方法，其特征在于，在S1中的夹具采用螺栓件相对锁紧夹持，且所述流道在上下方向迂回，同时进口和出口在上下方向错开分布。
13.根据权利要求11所述的用于燃料电池气体扩散层耐久性测试方法，其特征在于，在S2中，分别采用循环出液管和循环回液管与酸液存储容器连通，其中循环出液管的下端部位于酸液的液位下方，循环回液管的下端部位于液位上方；和/或，在S2中，酸液存储容器的液位上部空间内充入氮气形成保护气氛。
14.根据权利要求11所述的用于燃料电池气体扩散层耐久性测试方法，其特征在于，测试时，将酸液存储容器至于70±5℃的恒温水浴锅中。
15.根据权利要求11所述的用于燃料电池气体扩散层耐久性测试方法，其特征在于，气体扩散层还可以根据所需时间进行相应的老化试验，试验结束后取出气体扩散层，用去离子水反复冲洗后置于真空烘箱中烘干，随后气体扩散层装入夹具，并在酸液循环中，三电极体系对样品进行高电位氧化法加速衰减测试。
...【技术特征摘要】
1.一种用于燃料电池气体扩散层耐久性测试装置，其特征在于，其包括：
2.根据权利要求1所述的用于燃料电池气体扩散层耐久性测试装置，其特征在于，所述的迂回流道槽在所述电极板呈上下迂回分布。
3.根据权利要求2所述的用于燃料电池气体扩散层耐久性测试装置，其特征在于，所述的迂回流道槽的两端部分别构成进液端口和出液端口，其中所述进液端口和出液端口的一个位于上方、另一个位于下方。
4.根据权利要求3所述的用于燃料电池气体扩散层耐久性测试装置，其特征在于，所述的密封件包括分别将所述电极板的相对侧面与所述夹具间隔和密封的第一密封垫片和第二密封垫片，其中所述第一密封垫片和第二密封垫片上分别在流道所对应端部设有通孔，所述的进液端口自所述电极板厚度方向贯穿并与所述通孔和所述夹具的进口连通；所述出液端口通过所述通孔与所述夹具的出口连通。
5.根据权利要求4所述的用于燃料电池气体扩散层耐久性测试装置，其特征在于，所述夹具包括第一夹板和第二夹板、夹持锁定件，其中安装时，第一夹板、第一密封垫片、电极板、气体扩散层、第二密封垫片、第二夹板依次贴合，所述的夹持锁定件将所述第一夹板和所述第二夹板相对夹紧，所述电极板和气体扩散层所形成流道密封在所述第一密封垫片和第二密封垫片之间。
6.根据权利要求5所述的用于燃料电池气体扩散层耐久性测试装置，其特征在于，所述的第一夹板和第二夹板均为绝缘板，密封垫片为ptfe密封垫片。
7.根据权利要求1所述的用于燃料电池气体扩散层耐久性测试装置，其特征在于，所述的酸性环境模拟单元包括酸液存储容器、循环泵、循环管路，其中所述循环管路分别与所述夹具的进口和出口连通，且酸液经过循环管路在所述酸液存储容器、所述流道、所述循环泵所形成所述的循环流动回路。
8.根据权利要求7所述的用于燃料电池气体扩散层耐久性测试装置，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：路铠嘉，曹化亮，江靖，姜永燚，
申请(专利权)人：上海碳际实业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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