[发明专利]一种快速检测膜电极传质与排水是否正常的方法

说明书

本发明涉及一种膜电极性能的检测方法，具体涉及一种快速检测膜电极在整个有效面积范围内的传质与排水是否正常的方法，包括以下步骤：(1)将单电池的正负极接入恒定电压输出，测出电流强度I₀；(2)将上述单电池的膜电极取出，在其两侧表面对应位置遮盖绝缘薄膜，然后重新组装成单电池，重新接入上述恒定电压输出，测出电流强度I₁；(3)膜电极单侧表面总有效面积记为S₀，遮盖该侧表面的绝缘薄膜的面积记为S₁；(4)当I₀/S₀＝A₀，I₁/(S₀‑S₁)＝A₁，当A₀与A₁的比值差异≤10％时，表明燃料电池膜电极从整体上来说传质、排水正常，否则，不正常，从而导致膜电极电流密度分布不均匀。与现有技术相比，通过本发明的检测方法可以快速、简便地判断燃料电池膜电极(MEA)在单电池中传质与排水是否正常。

技术领域

本发明涉及一种膜电极性能的检测方法，具体涉及一种快速检测膜电极传质与排水是否正常的方法。

背景技术

膜电极(Membrane Electrode Assembly，MEA)是质子交换膜燃料电池发生电化学反应的场所，是燃料电池技术的核心环节。膜电极是质子交换膜燃料电池的“芯片”，其成本占燃料电池电堆总成本60％以上。

通常生产制备得的膜电极(MEA)或CCM在单电池或燃料电池短堆中进行性能测试评价，主要涉及电流、电压、极化曲线、空气流量计量比对膜电极性能的影响，电流-电压放电曲线及性能曲线的影响，氢气流量计量比对膜电极的放电曲线，电流-电压性能曲线的影响，排水是否正常等。其中双极板上排水是否正常会影响到空气、氢气在单电池膜电极中的传质和扩散，进而会影响到燃料电池的工作性能和工作效率。传质包括了空气中的氧气及时扩散、渗透入膜电极中发生电化学反应，还包括氢气及时扩散、渗透入膜电极中发生电化学反应。这种渗透、扩散的过程受碳扩散层材料的厚度，排水是否正常等多种因素的影响。

燃料电池膜电极测试可以衡量膜电极的输出性能，同时借助一些电化学测试手段还可以对膜电极的工作状态进行表征。常见的膜电极测试方法主要有极化曲线测试、线性电位扫描测试、交流阻抗测试等，可以对膜电极的发电性能、催化剂的活性面积、膜电极氢渗透量、膜电极接触阻抗等进行考察。当膜电极中产生并聚集了大量的水液时，空气和氢气的渗透、扩散及传质会受影响，进而影响燃料电池和单电池的各项性能，该影响可以从膜电极的电流-电压极化曲线反应出来。目前现有技术中有一种测试膜电极电流密度分布情况的技术，该技术本质上是把膜电极有效面积分割成许多份均等份，并在同样测试条件下把许多均等份的膜电极制成各独立的小型电池，单独连接正负极，并单独测试放电结果，但这种技术需要设计并制作测试专门设备，测量等方面非常繁杂，而且太过精细后成本太高。

发明内容

本发明的目的就是提供一种通过检测膜电极整体上的电流密度分布是否均匀来快速检测膜电极传质与排水是否正常的方法，以解决现有技术中难以判断膜电极性能的传质与排水是否正常，实现了可以快速简便的检测膜电极的传质与排水情况。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种快速检测膜电极传质与排水是否正常的方法，包括以下步骤：

(1)将单电池的正负极接入恒定电压放电两端，测出单电池在恒定电压下放电的电流强度I₀；

(2)将上述单电池的膜电极取出，在其两侧表面对应位置遮盖绝缘薄膜，然后组装成单电池，重新接入上述恒定电压放电两端，测出单电池的电流强度I₁；

(3)膜电极单侧表面总有效面积记为S₀，遮盖该侧表面的绝缘薄膜的面积记为S₁；