【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池，具体而言，涉及一种燃料电池金属双极板耐蚀性能测试系统及方法。
技术介绍
1、质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell，简称pemfc）以氢气为燃料发电，产物为水绿色无污染，对环境十分友好，其应用范围已经包括汽车，无人机、固定电站等。在pemfc中双极板承担着收集电子、分配反应气体、排出产物水和支撑膜电极等作用，其占据了电堆总重量的60~80%以及电堆成本的30%-45%，对燃料电池电堆性能具有重要影响。金属双极板作为燃料电池极板材料的首选，具有优异的导电导热性能，以金属双极板装配而成的电堆具有功率密度高、冷启动快、抗振性能好、适合于大批量制造等优势。然而，pemfc中双极板的运行环境为温度60~90℃的酸性环境（ph≈3），必须含有h+、so42-和f+离子的侵蚀性腐蚀环境中工作，f+离子是由质子交换膜降解产生的，极易导致双极板发生点蚀，严重影响双极板的使用寿命。并且在腐蚀过程中会释放金属离子，所释放离子会污染催化剂与膜电极，进一步降低燃料电池电堆的输出性能。因此，金属双极板表面会涂覆导电耐蚀涂层，以满足燃料电池使用要求。
2、为了评价金属双极板涂层耐蚀性，现有方法大多采用三电极电化学测量体系中离线评估的测试方法，加入模拟电堆运行工况的腐蚀溶液，并通过动电位极化和静电位稳定评价涂层耐蚀性。但目前模拟的腐蚀环境并不能完全包含电堆运行中产生的强腐蚀性介质，所模拟的动电位极化和静电位测试也无法反应燃料电池真实运行过程中的电位变化特征。目前金属双极板的耐
3、目前，常用燃料电池金属双极板耐蚀性能测试方法采用三电极体系，通过评价腐蚀电流密度来测试其性能。采用三电极体系测量恒电位下腐蚀电流随腐蚀时间的变化曲线，来测定燃料电池双极板的耐腐蚀性能，存在较大的局限性，测试的周期长、效率低，未实现测试区域面积的定量化，更为重要的是未考虑双极板表面受力条件下产生的变形以及缝隙腐蚀反应等情况。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种燃料电池金属双极板耐蚀性能测试系统及方法，以解决现有技术中传统解决方案的测试方法无法有效评价金属双极板涂层在电堆实际运行工况下的耐蚀性能。
2、为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种燃料电池金属双极板耐蚀性能测试系统，其包括电化学三电极测试系统、测试模块和服役环境模拟系统；其中，测试模块包括压力传感装置、聚四氟乙烯夹具和待测燃料电池金属双极板样品；聚四氟乙烯夹具用于夹持待测燃料电池金属双极板样品；压力传感装置用于向待测燃料电池金属双极板样品施加压力，以模拟待测燃料电池金属双极板样品在电堆中运行时的受力状态；待测燃料电池金属双极板样品包括层叠设置的待测燃料电池金属双极板和碳纸；电化学三电极测试系统包括计算机、电化学工作站、参比电极、对电极和工作电极；参比电极为汞／硫酸亚汞电极，对电极为铂电极，工作电极为待测燃料电池金属双极板样品；参比电极位于对电极和工作电极之间，三者并排排列；电化学工作站通过导线分别与比电极、对电极和工作电极相连接，用于模拟待测燃料电池金属双极板样品在电堆中运行时的电位工况；服役环境模拟系统包括电解液池、恒温水浴装置和恒流气体供应装置；参比电极、对电极和工作电极装载在电解液池中；电解液池用于模拟待测燃料电池金属双极板样品在电堆中运行时的液体环境；恒温水浴装置用于加热电解液池，以模拟待测燃料电池金属双极板样品在电堆中运行时的温度环境；恒流气体供应装置用于提供气体流动环境，以模拟待测燃料电池金属双极板样品在电堆中运行时的气体环境。
3、进一步地，压力传感装置包括压力机和压力传感器；聚四氟乙烯夹具包括聚四氟乙烯夹板和聚四氟乙烯拧紧螺栓；聚四氟乙烯夹板包括两个尺寸为1~5cm的实心方形板。
4、为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种燃料电池金属双极板耐蚀性能测试方法，采用前述的燃料电池金属双极板耐蚀性能测试系统进行测试，测试方法包括以下步骤：打开恒温水浴装置，以调控电解液池的温度为50~90℃；打开恒流气体供应装置，以向电解液池中供应氧气或氢气；打开电化学工作站模拟待测燃料电池金属双极板样品在电堆中运行时的电位工况，以进行电化学测试，并在计算机中获得待测燃料电池金属双极板样品在电堆中运行时的腐蚀电流时间曲线；电位工况包括顺次进行的工况1、工况2及工况3；其中，工况1：选择tafer动电位测试模块进行变载工况的极化模拟，使电压在0.2~1.6v区间动态变化，电压变化次数为1~20次，运行时间为2~60s；工况2：选择i-t静电位测试模块进行怠速工况模拟，电压为0.6~0.9v，运行时间为5~60min；工况3：选择i-t静电位测试模块进行启停工况模拟，电压为0.9~1.6v，运行时间为0~10s；电化学测试包括至少一次周期进行的电位工况，当腐蚀电流时间曲线中（i初-in）/i初＞10~30%时，停止测试，i初表示初始的腐蚀电流，in表示第n个周期的腐蚀电流。
5、进一步地，在工况3后，电位工况还包括顺次进行的工况4：使待测燃料电池金属双极板样品静置浸泡在电解液池中以模拟停机工况，运行时间为0~10min。
6、进一步地，使用压力传感装置向聚四氟乙烯夹板施加压力以将待测燃料电池金属双极板和碳纸夹持固定，得到待测燃料电池金属双极板样品；待测燃料电池金属双极板在夹持固定前，使用环氧树脂将待测燃料电池金属双极板不与碳纸接触的面覆盖；待测燃料电池金属双极板与碳纸接触的面为测试面，测试面的面积为1~100cm2。
7、进一步地，按重量百分比计，电解液池中的电解液包括0.01~100ppm的hf、0~20ppm的h2o2以及余量ph为1~5的h2so4水溶液。
8、进一步地，当待测燃料电池金属双极板样品的测试面为阳极面时，通过恒流气体供应装置向电解液池通入氢气；当待测燃料电池金属双极板样品的测试面为阴极面时，通过恒流气体供应装置向电解液池通入空气。
9、进一步地，每隔1~10次周期，向电解池中补加0.01~100ppm的hf和0~10ppm的h2o2。
10、进一步地，电化学测试的总测试时间≤500h。
11、进一步地，从腐蚀电流时间曲线中读取0.84v时腐蚀电流后计算得到腐蚀电流密度i，i = j/s，式中：j表示腐蚀电流，s表示测试面的面积；将待测燃料电池金属双极板样品测试前的腐蚀电流密度记为i1，测试后的腐蚀电流密度记为i2；测试待测燃料电池金属双极板样品的接触电阻值，将待测燃料电池金属双极板样品测试前的接触电阻值记为r1，测试后的接触电阻值记为r2；测试待测燃料电池金属双极板样品的氧化面积，并将其记为s1；测试本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种燃料电池金属双极板耐蚀性能测试系统，其特征在于，包括电化学三电极测试系统、测试模块和服役环境模拟系统；其中，
2.根据权利要求1所述的燃料电池金属双极板耐蚀性能测试系统，其特征在于，所述压力传感装置包括压力机和压力传感器；
3.一种燃料电池金属双极板耐蚀性能测试方法，其特征在于，采用权利要求1或2所述的燃料电池金属双极板耐蚀性能测试系统进行测试，所述测试方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的燃料电池金属双极板耐蚀性能测试方法，其特征在于，在所述工况3后，所述电位工况还包括顺次进行的工况4：
5.根据权利要求3所述的燃料电池金属双极板耐蚀性能测试方法，其特征在于，使用压力传感装置向聚四氟乙烯夹板施加压力以将待测燃料电池金属双极板和碳纸夹持固定，得到所述待测燃料电池金属双极板样品；
6.根据权利要求3所述的燃料电池金属双极板耐蚀性能测试方法，其特征在于，按重量百分比计，所述电解液池中的电解液包括0.01~100ppm的HF、0~20ppm的H2O2以及余量pH为1~5的H2SO4水溶液。
7.根据权
8.根据权利要求6所述的燃料电池金属双极板耐蚀性能测试方法，其特征在于，每隔1~10次周期，向所述电解液池中补加0.01~100ppm的HF和0~10ppm的H2O2。
9.根据权利要求3所述的燃料电池金属双极板耐蚀性能测试方法，其特征在于，所述电化学测试的总测试时间≤500h。
10.根据权利要求5所述的燃料电池金属双极板耐蚀性能测试方法，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种燃料电池金属双极板耐蚀性能测试系统，其特征在于，包括电化学三电极测试系统、测试模块和服役环境模拟系统；其中，
2.根据权利要求1所述的燃料电池金属双极板耐蚀性能测试系统，其特征在于，所述压力传感装置包括压力机和压力传感器；
3.一种燃料电池金属双极板耐蚀性能测试方法，其特征在于，采用权利要求1或2所述的燃料电池金属双极板耐蚀性能测试系统进行测试，所述测试方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的燃料电池金属双极板耐蚀性能测试方法，其特征在于，在所述工况3后，所述电位工况还包括顺次进行的工况4：
5.根据权利要求3所述的燃料电池金属双极板耐蚀性能测试方法，其特征在于，使用压力传感装置向聚四氟乙烯夹板施加压力以将待测燃料电池金属双极板和碳纸夹持固定，得到所述待测燃料电池金属双极板样品；
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵科，林静，齐建成，龚正伟，
申请(专利权)人：未势能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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