T/CRES 0029-2025 阴离子交换膜燃料电池 第三部分 膜电极性能测试方法

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资源简介

阴离子交换膜燃料电池膜电极性能测试方法标准总结

一、标准概述

T/CRES0029-2025《阴离子交换膜燃料电池第三部分膜电极性能测试方法》是由中国可再生能源学会发布的标准,主要规定了阴离子交换膜燃料电池(Anion Exchange Membrane Fuel Cell, AEMFC)膜电极(Membrane Electrode Assembly, MEA)性能测试的详细方法。

该标准由中科嘉鸿(佛山市)新能源科技有限公司提出,多家科研机构和企业共同起草,适用于各种类型的阴离子交换膜燃料电池膜电极性能测试。

二、主要术语定义

标准中定义了三个关键术语:

  1. ​催化层体积比活性​​:电极采用非/非贵金属催化剂时,在0.8V工作电压下单位体积催化层对应的总有效放电电流,单位为A/cm³。
  2. ​透氢速率​​:特定条件下氢气在单位面积阳极向阴极的串漏流量,单位为μL/(min·cm²)。
  3. ​膜电极的耐久性​​:膜电极在额定电流密度下电压值衰减10%的累积运行时间,单位为小时(hr)。

三、测试仪器和设备要求

标准详细列出了测试所需的仪器设备及其精度要求:

仪器设备 精度/要求
天平 不低于0.01mg
游标卡尺 不低于0.02mm
测厚仪 不低于0.1μm
离子耦合发射光谱(ICP) 最低检测限≤1μg/L
燃料电池测试平台 满足GB/T 20042.5-2009要求
电化学恒电位仪 电位控制精度不低于1mV
单电池夹具 特定流场结构(见图1)
集流板 镀金或镀银不锈钢板/铜板
万用表 直流电压精度不低于0.1mV
电化学工作站 电流量程2A,精度1.8pA
定频阻抗仪 特定电压/电阻测量范围
皂膜流量计 0.05-30ml/min范围
气相色谱仪 最低检测限<1.4pg碳/秒
光学显微镜 100-1000倍放大

 

T/CRES 0029-2025 阴离子交换膜燃料电池 第三部分 膜电极性能测试方法 

四、测试环境条件

标准规定的测试环境为:

  • 温度:20℃±5℃
  • 大气压力:86kPa-106kPa
  • 相对湿度:60%±20%

五、单电池准备流程

  1. ​单电池组装​​:按照GB/T 20042.5-2009方法进行
  2. ​单电池试漏​​:检查气密性
  3. ​单电池活化​​:在特定条件下(70℃±2℃,RH100%,0.2MPa背压)进行多电流密度放电活化

六、主要测试方法

1. 厚度测试

按照GB/T 20042.5-2009方法进行,记录10次测量值的平均值。

2. Pt担载量测试

适用于含Pt催化剂的膜电极,同样引用GB/T 20042.5-2009方法。

3. 电化学活性面积测试

仅适用于Pt基催化剂,通过电化学方法测定催化剂的有效活性面积。

4. 极化曲线测试

在标准条件下(70℃±2℃,RH100%,0.2MPa背压)测量电流-电压特性曲线,记录从0到1400mA/cm²多个电流密度下的电压值。

5. CO₂耐受性测试

在阴极侧加入2ppm CO₂,测量0.5A/cm²(非贵金属)或1A/cm²(贵金属)电流密度下的电压下降值。

6. 欧姆极化过电位测试

使用定频阻抗仪测量0.5A/cm²下的欧姆阻抗,计算欧姆极化过电位。

7. 透氢电流密度测试

适用于含Pt催化剂的膜电极,通过线性扫描伏安法测量氢气渗透电流。

8. 透氢速率测试

适用于非贵金属催化剂的膜电极,通过气相色谱法测量氢气渗透量。

9. 催化层体积比活性测试

专门针对非/非贵金属催化剂,结合极化曲线、阻抗和透氢电流数据计算体积活性。

10. 耐久性测试

在恒定电流密度下长时间运行,记录电压随时间变化,计算衰减速率。

七、测试报告要求

标准附录A详细规定了测试报告的格式和内容要求,包括三种报告类型:

  1. ​摘要式报告​​:包含基本测试信息和结果
  2. ​详细式报告​​:增加测试流程、设备布置和结果分析
  3. ​完整式报告​​:包含原始数据、环境条件和详细的不确定度分析

八、测试记录表格

附录B提供了9个规范性测试记录表格,用于系统记录各项测试数据,包括:

  • 厚度测试记录表
  • Pt担载量测试记录表
  • 电化学活性面积测试记录表
  • 极化曲线测试记录表
  • CO₂耐受性测试记录表
  • 透氢电流密度测试记录表
  • 透氢速率测试记录表
  • 催化层体积比活性测试记录表
  • 耐久性测试记录表

九、标准特点

  1. ​全面性​​:涵盖了膜电极的主要性能参数测试方法
  2. ​针对性​​:特别关注阴离子交换膜燃料电池的特性测试
  3. ​可操作性​​:提供了详细的测试条件和步骤
  4. ​规范性​​:采用标准化的记录和报告格式
  5. ​灵活性​​:允许根据实际情况调整部分测试条件

该标准为阴离子交换膜燃料电池膜电极的性能评价提供了系统、科学的方法体系,对促进该技术的发展具有重要意义。

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  • 本文由 发表于 2025年7月6日 17:04:28
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