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标准编号 | GB/T 20042.7-2014 (GB/T20042.7-2014) | 中文名称 | 质子交换膜燃料电池 第7部分:炭纸特性测试方法 | 英文名称 | Proton exchange membrane fuel cells. Part 7: Test method of carbon paper properties | 行业 | 国家标准 (推荐) | 中标分类 | K82 | 国际标准分类 | 27.070 | 字数估计 | 25,212 | 发布日期 | 2014/12/5 | 实施日期 | 2015/7/1 | 引用标准 | GB/T 1040.3-2006; GB/T 13465.2-2002; GB/T 20042.1-2005; GB/T 28816-2012 | 起草单位 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 归口单位 | 全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会 | 标准依据 | 国家标准批准发布公告2014年第27号 | 提出机构 | 中国电器工业协会 | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | 范围 | GB/T 20042的本部分给出了质子交换膜燃料电池炭纸特性测试方法的术语和定义、厚度均匀性测试、电阻测试、机械强度测试、透气率测试、孔隙率测试、表观密度测试、面密度测试、粗糙度测试和测试报告。本部分适用于质子交换膜燃料电池用各种类型的炭纸。 |
GB/T 20042.7-2014: 质子交换膜燃料电池 第7部分:炭纸特性测试方法
GB/T 20042.7-2014 英文名称: Proton exchange membrane fuel cells -- Part 7: Test method of carbon paper properties
ICS 27.070
K82
中华人民共和国国家标准
质子交换膜燃料电池
第7部分:炭纸特性测试方法
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
1 范围
GB/T 20042的本部分给出了质子交换膜燃料电池炭纸特性测试方法的术语和定义、厚度均匀性
测试、电阻测试、机械强度测试、透气率测试、孔隙率测试、表观密度测试、面密度测试、粗糙度测试和测
试报告。
本部分适用于质子交换膜燃料电池用各种类型的炭纸。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 1040.3-2006 塑料 拉伸性能的测定 第3部分:薄膜和薄片的试验条件
GB/T 13465.2-2002 不透性石墨材料抗弯强度试验方法
GB/T 20042.1-2005 质子交换膜燃料电池 术语
GB/T 28816-2012 燃料电池 术语
4.1.1 尺寸为25cm2(5cm×5cm)的测试样品数量不少于20个;尺寸为100cm2(10cm×10cm)的测
试样品数量不少于15个。样品形状和尺寸也可由测试双方协商决定。
4.1.2 样品应无褶皱、划痕和破损。
4.1.3 每一项测试至少测试3次(确保得到3个有效值)。
4.1.4 样品从可重复的同一批次或不同批次中抽取。
4.1.5 将样品置于丙酮溶液中浸泡0.5h,除去其表面及内部的油分和灰分,随后将其置于烘箱中于
120℃干燥至少2h。
4.2 测试准备
4.2.1 对于每项试验来说,应选择符合精度要求的检测仪器及设备,以便将设备误差减到最小。
4.2.2 试验开始前,应由测试方和材料制造商协商试验条件。如果没有规定,应参照附录A或附录B
中的试验确定条件和内容进行测试和记录。
4.2.3 如无特殊说明,测试环境分别为:温度为5℃~40℃,相对湿度为10%~90%。
5 测试仪器和器具
本部分给出的试验方法使用的仪器和器具及其精度要求如下:
---测厚仪:用于测量样品的厚度,精度为 ±2μm;
---长度测量仪:用于测试样品的长度和宽度,精度为±0.02mm;
---精密电子天平,用于测试样品的质量,精度为±0.1mg;
---四探针电阻率测试仪:用于测试样品平面方向的电阻率,精度为±0.1mΩ·cm;
---低电阻测试仪:用于测试样品的垂直方向电阻,精度为±0.01mΩ。
---机械性能试验机,用于测试样品的拉伸强度和弯曲强度,力精度为其量程±0.5%;
---机械性能试验机,用于测试样品的压缩强度,力精度为其量程±0.5%;
---密度计:用于测试样品的密度,精度为±0.002g/cm3。
---表面粗糙度轮廓仪,精度为±0.1μm;
---微压差计:用于测试压差,精度为±2Pa;
---微量调节阀:用于调节进气流量,精度为其满量程的±1%;
---气体流量计:用于测量气体流量,精度为其满量程的±1%。
6 厚度均匀性测试
6.1 测试方法
6.1.1 每次测量前应校准测厚仪的零点,且在每组试样测量后应重新检查其零点。
6.1.2 将测厚仪的测量头平缓放下,避免样品变形和破损,进行测试。
6.1.3 测厚仪的测量头与样品之间保持一定的压强,记录厚度值。
注:推荐压强为5N/cm2。
6.1.4 样品尺寸不小于100cm2,且每个25cm2 样品不少于9个测试点,且测试点应均匀分布。
6.2 数据处理
6.2.1 样品的厚度均匀性用厚度最大值与最小值之差、厚度标准偏差和厚度离散系数表示。
7.1.1.1 利用长度测量仪测量样品的长度和宽度。
7.1.1.2 按照第6章方法测量样品的平均厚度d。
7.1.1.3 测量前先校准四探针电阻率测试仪的零点。
7.1.1.4 将样品放置在仪器的测量台上,将测试仪的测量头轻轻放下,使探针接触到样品表面。
7.1.1.5 分别在样品靠近边缘和中心的至少5个不同部位进行测量,并记录测量值。
7.1.1.6 根据样品的形状及厚度,查取相应的校正系数,计算出电阻平面方向的电阻率。
7.2.1.1 按照第6章方法测量样品的平均厚度d。
7.2.1.2 将样品装在图2所示测试装置中的两个测量电极之间。测量电极为金电极或镀金的铜电极。
7.2.1.3 压强每增加0.05MPa,用低电阻测试仪测量两电极之间的电阻值。不同压强下的电阻值记录
为Rm。
7.2.1.4 直到当前测得的电阻值与前一电阻测试值的变化率不大于5%时,则认为达到电阻的最小值,
停止测试。
8.1.1.1 按GB/T 1040.3-2006中的规定,将试样分成纵向和横向 (没有方向的样品任意取一种方向)
等间隔裁取一定尺寸(70mm×10mm)的长条形试样。
8.1.1.2 采用长度测量仪测量每个试样的宽度W。
8.1.1.3 按照第6章方法测量样品的平均厚度d。
8.1.1.4 将试样置于试验机的两夹具中(如图3所示)。试验机上、下夹具的中心线应与试样受力的方
向平行,且在受力过程中保持试样在同一平面。测试过程中,试样不得在夹具内滑动,试验夹具也不应
引起试样在夹具处断裂。夹具内应衬橡胶之类的弹性材料。
图3 试样在夹具中的位置
8.1.1.5 在机械性能试验机上进行拉伸强度试验。拉伸速度应在10mm/min~100mm/min范围内。
8.1.1.6 样品断裂后,读取相应的负荷值。若试样在标线±5mm内某处断裂时,表示试样夹持不正,
该结果应弃去不计。
8.1.1.7 样品按每个试验方向为一组,每组样品数应满足5次有效试验的要求。
8.2.1.1 按测试要求截取一定尺寸的送试材料作为样品。
注:样品的长度应不小于支座跨距。
8.2.1.2 依据第6章方法测量样品的平均厚度。
8.2.1.3 采用长度测量仪测量样品的宽度和长度。
8.2.1.4 调整支座跨距,将制备好的样品放在支座上,且使试验机压头、支座轴向垂直于试样,参照
GB/T 13465.2-2002应用三点弯曲法对样品抗弯强度进行测试。
8.2.1.5 试验机压头以0.01mm/min~10mm/min的加载速度均匀且无冲击地施加负荷,直至试样断
裂,读取断裂负荷值。
8.3.1 截取与试验机的平板夹具截面尺寸相同的送试材料作为样品。
8.3.2 将样品装在两块光滑的平板夹具之间。测试过程中,在两块夹具的外侧施加压强,压强每增加
0.01MPa记录一个夹具位移值和样品的厚度dpi,直到测得的位移值与前一压强下的测试位移值的变
化率小于或等于5%时,则认为达到最小值,停止测试。
9.2 测试方法
9.2.1 依据第6章方法测量样品的平均厚度d。
9.2.2 将样品放置在两片相同大小的中空边框之间,边框的中间孔尺寸为4cm×4cm,在一定温度、压
力下压制成边缘不漏气的样品/边框组件。组件压制过程,保证样品有效部分不变形、破损。
9.2.3 将压好的样品/边框组件装入两侧带有进气、出气口的平板夹具之间,使两侧形成气室,测试气
密性。两个平板夹具均应具有密封元件。
9.2.4 将没有外漏的测试池,按照图4所示的试验装置示意图安装在试验装置上。
注:外漏的检测参照GB/T 20042.5-2009进行。
9.2.5 调节微量调节阀,用微量压差计控制一定的压差,在室温和一定的压力差下稳定至少5min,根
据流量计示数,计算流速Vs、微量压差计示数ps。
注:推荐压差为5Pa~50Pa。
9.2.6 将与9.2.3中相同大小的中空边框压制成测试组件,压制条件同9.2.3。
9.2.7 按照9.2.4中方法组装后进行测试。在同9.2.5相同的流速Vs下,读取空白样品微量压差计的
示数p0,对测试结果进行校正。
10.1.2 依据第6章方法测量样品的平均厚度d,利用长度测量仪测量样品的长度(Lcp)和宽度(Wcp),
利用精密电子天平称量样品的质量M。
10.1.3 将正庚烷和二溴乙烷配成一定体积分数的混合液,注入具塞量筒内。
10.1.4 将样品纤维剪碎,并用玛瑙研钵碾压粉碎至长度小于2mm,放入具塞量筒内的混合液中,用玻
璃棒搅拌,使纤维分散在混合液中,盖上磨口塞,将其放入25℃±1℃的恒温水浴里,具塞量筒的塞及
颈部要露出水面。
10.1.5 观察混合液,若纤维在混合液内上浮或下沉,则需要相应加入正庚......
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