質(zhì)子交換膜燃料電池 第3部分：質(zhì)子交換膜測(cè)試方法（GB/T 20042.3-2009）

　　1范圍

　　GB/T 20042的本部分規(guī)定了質(zhì)子交換膜燃料電池用質(zhì)子交換膜測(cè)試方法的術(shù)語(yǔ)和定義、厚度均勻測(cè)試、質(zhì)子傳導(dǎo)率測(cè)試、離子交換當(dāng)量測(cè)試、透氣率測(cè)試、拉伸性能測(cè)試、溶脹率測(cè)試和吸水率測(cè)試等。

　　本部分適用于各種類型的質(zhì)子交換膜。

　　2規(guī)范性引用文件

　　下列文件中的條款通過(guò)GB/T 20042的本部分的引用而成為本部分的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本部分，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本部分達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本部分。

　　GB/T 1040.3-2006塑料 拉伸性能的測(cè)定 第3部分：薄膜和薄片的試驗(yàn)條件（ISO 527-3：1995，IDT）

　　GB/T 1462-2005纖維增強(qiáng)塑料吸水性試驗(yàn)方法

　　GB/T 6672-2001塑料薄膜和薄片 厚度測(cè)定 機(jī)械測(cè)量法（ISO 4593：1993，IDT）

　　GB/T 20042.1質(zhì)子交換膜燃料電池 術(shù)語(yǔ)

　　3術(shù)語(yǔ)和定義

　　GB/T 20042.1確立的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本部分。

　　3.1

　　質(zhì)子傳導(dǎo)率proton conductivity

　　膜傳導(dǎo)質(zhì)子的能力，是電阻率的倒數(shù)，用S/cm來(lái)表示。

　　3.2

　　離子交換當(dāng)量（EW）equivalent weight（EW）

　　每摩爾離子基團(tuán)所含干膜的質(zhì)量，單位為g/mol。

　　3.3

　　拉伸強(qiáng)度tensile strength

　　在給定溫度、濕度和拉伸速度下，在標(biāo)準(zhǔn)膜試樣上施加拉伸力，試樣斷裂前所承受的最大拉伸力與膜厚度及寬度的比值，單位為MPa。

　　3.4

　　吸水率water uptake

　　在給定溫度和濕度下單位質(zhì)量干膜的吸水量，單位為質(zhì)量百分比（wt％）。

　　3.5

　　溶脹率swelling rate

　　在給定溫度和濕度下相對(duì)于干膜在橫向、縱向和厚度方向的尺寸變化，單位為％。

　　4厚度均勻性測(cè)試

　　參照GB/T 6672-2001中的方法進(jìn)行測(cè)試。

　　4.1測(cè)試儀器

　　4.1.1測(cè)厚儀：精度為0.1μm，用于測(cè)試厚度為10μm~200μm的膜厚度。

　　4.1.2卡尺：精度為0.01μm，用于測(cè)試膜的長(zhǎng)度和寬度。

　　4.2樣品制備

　　樣品可以為正方形或圓形，有效面積至少為10cm2。

　　樣品應(yīng)無(wú)褶皺、缺陷和破損。

　　4.3測(cè)試方法

　　4.3.1樣品在溫度為25℃±2℃，相對(duì)濕度為50％±5％條件下防止12h。

　　注：防止樣品的恒溫恒濕條件也可由供需雙方協(xié)商確定。

　　4.3.2每次測(cè)量前應(yīng)校準(zhǔn)測(cè)厚儀的零點(diǎn)，且在每個(gè)試樣測(cè)量后應(yīng)重新檢查其零點(diǎn)。

　　5質(zhì)子傳導(dǎo)率測(cè)試

　　5.1測(cè)試儀器

　　5.1.1測(cè)厚儀：精度不低于0.1μm，用于測(cè)試厚度為10μm~200μm的膜厚度。

　　5.1.2卡尺：精度為0.01mm，用于測(cè)試膜的長(zhǎng)度和寬度。

　　5.1.3電化學(xué)阻抗測(cè)試儀：阻抗頻率范圍為（1~5×106）Hz，擾動(dòng)電壓為10mV。

　　7透氣率測(cè)試

　　7.1測(cè)試儀器

　　7.1.1氣相色譜儀：監(jiān)測(cè)最低限≥100（10-6m3/m3）。

　　7.1.2滲透池。

　　7.1.3透氣率測(cè)試裝置。

　　7.2樣品制備

　　7.2.1按滲透池要求截取一定尺寸的方形或圓形送試材料作為樣品。

　　7.2.2樣品數(shù)應(yīng)滿足3次有效試驗(yàn)的要求。樣品應(yīng)無(wú)褶皺、缺陷和破損。

　　7.3測(cè)試方法

　　7.3.1強(qiáng)樣品夾在兩塊均具有氣體進(jìn)口和出口的不銹鋼夾具之間，將其密封，使兩側(cè)形成氣室，作為試驗(yàn)滲透池。

　　7.3.2將滲透池按照?qǐng)D2所示的試驗(yàn)裝置示意圖安裝在實(shí)驗(yàn)裝置上。

　　7.3.3分別在氣室的兩側(cè)通入溫度為25℃±2℃，相對(duì)濕度為50％±5％，壓力為0.05MPa的氧氣或氫氣和惰性氣體，使氣室兩側(cè)的壓力保持平衡。

　　8拉伸性能測(cè)試

　　參照GB/T 1040.3-2006中的方法進(jìn)行測(cè)試。

　　8.1儀器與設(shè)備

　　8.1.1試驗(yàn)機(jī)

　　任何能滿足本部分試驗(yàn)要求的試驗(yàn)機(jī)均可。

　　8.1.2試驗(yàn)夾具

　　試驗(yàn)夾具不應(yīng)引起試樣在夾具處斷裂。施加負(fù)荷時(shí)，應(yīng)滿足試樣的縱軸與通過(guò)夾具中心線的拉伸方向重合。

　　8.1.3測(cè)厚儀和卡尺

　　8.1.3.1測(cè)厚儀：精度不低于0.1μm，用于測(cè)試厚度為10μm~200μm的膜厚度。

　　8.1.3.2卡尺：精度為0.01mm，用于測(cè)試膜的長(zhǎng)度和寬度。

　　8.2樣品制備

　　8.2.1樣品應(yīng)沿送試材料長(zhǎng)度（x向）和寬度（y向）雙向分別等間隔裁取，按GB/T 1040.3-2006裁成一定尺寸的啞鈴或長(zhǎng)條形狀。樣品邊緣應(yīng)平滑無(wú)缺口，可用低倍放大鏡檢查缺口，舍去邊緣有缺陷的樣品。

　　8.2.2樣品按每個(gè)實(shí)驗(yàn)方向?yàn)橐唤M，每組樣品數(shù)應(yīng)滿足3次有效試驗(yàn)的要求。

　　8.2.3按樣品尺寸要求準(zhǔn)確打印或活出標(biāo)線。此標(biāo)線應(yīng)對(duì)樣品不產(chǎn)生任何影響。

　　10吸水率測(cè)試

　　參照GB/T 1462-2005規(guī)定的方法。

　　10.1概述

　　本部分規(guī)定了燃料電池用質(zhì)子交換膜在尺寸、溫度和浸水時(shí)間下吸水量的測(cè)定方法。

　　本部分規(guī)定的兩種方法的浸水溫度分別是25℃±2℃和沸水溫度100℃±2℃。

　　10.2測(cè)試儀器

　　10.2.1分析天平：精度為0.1mg。

　　10.2.2烘箱：能控制在80℃±2℃或其他又雙方商定的溫度。

　　10.2.3恒溫水浴：溫度控制精度為±2℃。

　　10.3樣品制備

　　10.3.1截取一定尺寸的方形或圓形送試材料作為樣品。

　　10.3.2樣品數(shù)量至少為3個(gè)，應(yīng)無(wú)折皺、缺陷和破損。

　　10.4測(cè)試方法

　　10.4.1將樣品置于80℃±2℃的烘箱中干燥24h，移至干燥器中冷卻至室溫后，用分析天平稱取樣品的初始質(zhì)量W。

　　10.4.2將樣品放入給定溫度的恒溫水浴中，保持時(shí)間至少為24h。

　　10.4.3將樣品從恒溫水浴中取出，將其表面用履職吸干，并迅速測(cè)量其質(zhì)量W1。

　　10.5數(shù)據(jù)處理

　　由公式（11）計(jì)算：