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工作原理
聚合物電解質(zhì)燃料電池（PEFC）評估裝置的工作原理主要基于質(zhì)子交換膜（PEM）技術(shù)。PEM 是一種以含酸性基團(tuán)（如磺酸、磷酸和羧酸基團(tuán)等，其中以磺酸基團(tuán)為主）的高分子為材料的固體電解質(zhì)膜。在燃料電池中，PEM 起到分隔燃料和氧化劑、傳導(dǎo)質(zhì)子和絕緣電子的作用。以下是其詳細(xì)的工作原理：
- PEMFC 主要依賴一種特殊的聚合物膜，其表面涂有高分散的催化劑顆粒，形成膜電極組件（MEA）。
- 當(dāng)氫氣作為燃料進(jìn)入陽極時，在催化劑的作用下，氫氣分子被氧化為質(zhì)子（H?）和電子（e?）。
- 質(zhì)子通過 PEM 向陰極移動，而電子則通過外部電路流向陰極，形成電流。
- 在陰極，氧氣作為氧化劑，在催化劑的作用下與質(zhì)子和電子結(jié)合生成水，完成電化學(xué)反應(yīng)。
技術(shù)參數(shù)
以下是聚合物電解質(zhì)燃料電池評估裝置常見的技術(shù)參數(shù)：
測試項(xiàng)目
- 零下貯存試驗(yàn)：評估電池在低溫下的貯存性能。
- 零下啟動試驗(yàn)：測試電池在低溫下的啟動性能。
- 濕度循環(huán)試驗(yàn)：模擬不同濕度環(huán)境對電池性能的影響。
試驗(yàn)設(shè)備
- 涉氫環(huán)境艙：用于提供安全的氫氣測試環(huán)境。
測量儀器精度
- 儀器精度：根據(jù)不同的測量參數(shù)，儀器精度有所不同。例如，氣體流量測量的精度可達(dá)到 ±1% 讀數(shù)或 ±0.1% 滿量程，壓力測量精度可達(dá)到 ±0.5% 滿量程，溫度測量精度可達(dá)到 ±0.5℃。
雙極板涂層和材料因素的影響
- 雙極板涂層：不同的涂層材料和工藝對電池性能有顯著影響。例如，采用特定的涂層可以提高雙極板的導(dǎo)電性、耐腐蝕性和氣體擴(kuò)散性能，從而改善電池的整體性能和壽命。
- 雙極板材料：材料的選擇同樣關(guān)鍵。例如，使用高性能的金屬材料或復(fù)合材料，可以增強(qiáng)雙極板的機(jī)械強(qiáng)度和耐久性，同時減少材料對電池性能的負(fù)面影響，如降低接觸電阻、提高熱導(dǎo)率等，進(jìn)而提升電池的工作效率和穩(wěn)定性。
測試臺控制允許的最大誤差
- 輸入試驗(yàn)：對測試臺的控制精度有明確要求，以確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。例如，測試臺的溫度控制精度可達(dá)到 ±1℃，氣體流量控制精度可達(dá)到 ±2% 設(shè)定值，壓力控制精度可達(dá)到 ±0.5% 滿量程。
電池組成
- 膜電極組件（MEA）：包括催化劑層、質(zhì)子交換膜和氣體擴(kuò)散層，是電池的核心部分，直接影響電池的性能和效率。
- 密封件：用于保證電池的氣密性，防止氣體泄漏。
- 流場板：引導(dǎo)氣體在電池內(nèi)部的分布，確保氣體與電極的良好接觸。
- 電流集流體：收集和傳導(dǎo)電流。
- 夾持端板（端板）：用于固定電池組件。
- 緊固件：確保電池組件的緊密連接。
- 溫控裝置：維持電池在適宜的工作溫度范圍內(nèi)。
測試平臺
- 必要設(shè)備：包括電源、負(fù)載、氣體供應(yīng)系統(tǒng)、水管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等，以滿足電池測試的各種需求。
- 示意圖：提供了測試平臺的結(jié)構(gòu)示意圖，幫助用戶了解設(shè)備的布局和連接方式。
- 測試臺控制允許的最大誤差（輸入試驗(yàn)）：對測試臺的控制精度有明確要求，以確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。例如，測試臺的溫度控制精度可達(dá)到 ±1℃，氣體流量控制精度可達(dá)到 ±2% 設(shè)定值，壓力控制精度可達(dá)到 ±0.5% 滿量程。
測量
- 儀器精度：根據(jù)不同的測量參數(shù)，儀器精度有所不同。例如，氣體流量測量的精度可達(dá)到 ±1% 讀數(shù)或 ±0.1% 滿量程，壓力測量精度可達(dá)到 ±0.5% 滿量程，溫度測量精度可達(dá)到 ±0.5℃。
- 測量儀器和測量方法：規(guī)定了測量儀器的類型、精度和校準(zhǔn)要求，以及具體的測量方法，如電化學(xué)阻抗譜、循環(huán)伏安法等。
- 測量單位：明確了各項(xiàng)測量參數(shù)的單位，確保數(shù)據(jù)的一致性和可比性。
氣體組成
- 燃料組成：通常為高純氫氣，純度可達(dá) 99.99% 以上，可含有少量的雜質(zhì)氣體，如 CO、CO?、H?O 等，但雜質(zhì)含量需控制在一定范圍內(nèi)，以避免對電池性能產(chǎn)生不良影響。
- 氧化劑組成：一般為空氣或純氧，氧氣純度可根據(jù)測試需求進(jìn)行調(diào)整。
試驗(yàn)準(zhǔn)備
- 標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件：規(guī)定了試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件，如溫度、濕度、壓力等，以及電池的初始狀態(tài)要求。
- 環(huán)境條件：對試驗(yàn)環(huán)境的溫度、濕度、氣流等條件進(jìn)行規(guī)范，以確保試驗(yàn)結(jié)果的可重復(fù)性和可靠性。
- 數(shù)據(jù)采集頻率：根據(jù)不同的測試項(xiàng)目和要求，設(shè)定合適的數(shù)據(jù)采集頻率，以獲取準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
- 可重復(fù)性和再現(xiàn)性：明確了試驗(yàn)的可重復(fù)性和再現(xiàn)性要求，確保不同次試驗(yàn)結(jié)果的一致性和可靠性。
- 試驗(yàn)樣品數(shù)量：規(guī)定了試驗(yàn)所需的電池樣品數(shù)量，以滿足統(tǒng)計(jì)分析的要求。
- 惰性氣體或測試氣體進(jìn)行氣路氣密性檢查：在試驗(yàn)前，使用惰性氣體或測試氣體對氣路系統(tǒng)進(jìn)行氣密性檢查，確保氣體系統(tǒng)的密封性。
- 初始活化和穩(wěn)態(tài)檢查：對電池進(jìn)行初始活化處理，使其達(dá)到穩(wěn)定的工作狀態(tài)，并進(jìn)行穩(wěn)態(tài)性能檢查，以確保電池的正常運(yùn)行。
- 關(guān)機(jī)：規(guī)定了試驗(yàn)結(jié)束后的關(guān)機(jī)程序，以確保電池的安全停機(jī)。
- 再活化：在電池長時間停機(jī)后，需要進(jìn)行再活化處理，以恢復(fù)電池的性能。
產(chǎn)品特點(diǎn)
- 高精度測量：先進(jìn)的傳感器和測量技術(shù)確保數(shù)據(jù)的高精度和高可靠性，為電池性能評估提供準(zhǔn)確依據(jù)。
- 多樣化測試功能：具備豐富的測試功能，可進(jìn)行多種試驗(yàn)項(xiàng)目，全面評估電池性能。如能測量電池的電流-電壓特性（極化曲線）、進(jìn)行循環(huán)和線性掃描伏安法測試、開展電化學(xué)阻抗譜分析等，從而深入了解電池在不同條件下的運(yùn)行狀態(tài)和性能變化。
- 嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)：遵循嚴(yán)格的國內(nèi)和國際安全標(biāo)準(zhǔn)，如 GB/T 28817-2022，確保設(shè)備操作安全可靠，保障操作人員和設(shè)備的安全。
- 實(shí)時數(shù)據(jù)采集與分析：強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠?qū)崟r記錄和分析測試數(shù)據(jù)，提供詳細(xì)的性能報告和數(shù)據(jù)圖表，幫助用戶快速了解電池性能和優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過及時的數(shù)據(jù)反饋，用戶可以迅速對電池的設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以提升電池的性能和效率。
- 靈活的配置選項(xiàng)：可根據(jù)不同的測試需求進(jìn)行靈活配置，滿足各種研究和開發(fā)要求。用戶可以根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)需要，選擇不同的測試模塊、傳感器和配件，構(gòu)建適合自己的測試平臺，從而實(shí)現(xiàn)對不同類型和規(guī)格的聚合物電解質(zhì)燃料電池的全面評估。
