本申请属于质子电导率测量,具体涉及一种测试夹具及测试质子交换膜厚度方向质子电导率的方法。
背景技术:
1、本部分旨在为权利要求书中陈述的本申请的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
2、质子交换膜是一种可以传导质子的高分子膜材料,在燃料电池、水电解制氢、二氧化碳电还原、液流电池等电化学领域有着广泛的应用。快速测定质子交换膜的质子电导率对于质子交换膜的制备、生产与使用有着重要的指导意义。目前的新国标gb/t20042.3-2022中主要采用两电极法测试质子交换膜平面方向的质子电导率,其优点为装置结构较为简单,测试稳定性好。而且,平面方向并非质子交换膜的实际使用方向,而且随着制膜技术的发展,出现了越来越多各向异性的膜,如增强型质子交换膜等。这些膜在厚度方向的质子电导率与平面方向相比,不但在初始状态有所不同,而且在长期使用过程中,在厚度方向质子电导率的衰减速率也会与平面方向有很大不同。因此,本领域需要一种更为准确测定质子交换膜厚度方向质子电导率的测测试夹具,可以增强质子交换膜的开发与寿命评价。
技术实现思路
1、针对上述现有技术中存在的问题,提出了一种测试夹具及测试质子交换膜厚度方向质子电导率的方法,利用这种测试夹具及测试质子交换膜厚度方向质子电导率的方法,能够解决上述问题。
2、本申请提供了以下方案。
3、第一方面,本申请实施例提供了一种测试夹具,包括:绝缘上盖、绝缘底座、第一集流电极、第二集流电极、第一电压探针和第二电压探针;
4、第一集流电极和第二集流电极均设置在绝缘上盖和绝缘底座之间,第一集流电极和第二集流电极之间用于放置质子交换膜,第一集流电极和第二集流电极用于导通在厚度方向穿过质子交换膜的电流;
5、第一电压探针用于穿过绝缘上盖与质子交换膜接触,第二电压探针用于穿过绝缘下盖与质子交换膜接触,第一电压探针和第二电压探针用于测试质子交换膜在厚度方向的电压。
6、在一些可能的实施例中,测试夹具还包括:第一镀铂纤维毡和第二镀铂纤维毡;
7、第一镀铂纤维毡适于设置在第一集流电极和质子交换膜之间,第二镀铂纤维毡适于设置在第二集流电极和质子交换膜之间。
8、在一些可能的实施例中,绝缘上盖设置有凸台,凸台的表面的第一端与质子交换膜接触,凸台的表面的第二端与第一集流电极接触;
9、绝缘底座设置有与凸台对应的凹部,凹部的底面的第一端与质子交换膜接触,凹部的底面的第二端与第二集流电极接触。
10、在一些可能的实施例中,凸台的表面的第二端设置有第一集流电极定位槽,第一集流电极定位槽用于固定第一集流电极和第一镀铂纤维毡;
11、凹部的表面的第二端设置有第二集流电极定位槽,第二集流电极定位槽用于固定第二集流电极和第二镀铂纤维毡。
12、在一些可能的实施例中,测试夹具还包括螺纹紧固件;
13、绝缘上盖设置有第一穿入孔,绝缘底座设置有第二穿入孔,螺纹紧固件穿过第一穿入孔和第二穿入孔对绝缘上盖与绝缘底座进行紧固,使得绝缘上盖与绝缘底座之间的部件相互贴合。
14、在一些可能的实施例中,绝缘上盖在质子交换膜对应的位置设置有第一通孔,绝缘底座在质子交换膜对应的位置设置有第二通孔。
15、在一些可能的实施例中,第一集流电极在与第一通孔对应的位置设置有第三通孔,第二集流电极在与第二通孔对应的位置设置有第四通孔。
16、在一些可能的实施例中,第一镀铂纤维毡包括镀铂炭布、镀铂钛毡或镀铂不锈钢毡,第二镀铂纤维毡包括镀铂炭布、镀铂钛毡或镀铂不锈钢毡。
17、在一些可能的实施例中,绝缘上盖由机玻璃、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯和聚醚醚酮中的任意一种材料制成,绝缘底座由机玻璃、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯和聚醚醚酮中的任意一种材料制成。
18、在一些可能的实施例中,第一集流电极包括金片、镀金铜片、镀金钛片或镀金不锈钢片,第二集流电极包括金片、镀金铜片、镀金钛片或镀金不锈钢片。
19、第二方面,本申请提供了一种测试质子交换膜厚度方向质子电导率的方法,包括:
20、将质子交换膜安装在上述的测试夹具中;
21、通过测试夹具的第一集流电极和第二集流电极导入电流;
22、根据第一电压探针的电压和第二电压探针的电压,确定质子交换膜在厚度方向的质子电导率。
23、本申请实施例提供的测试夹具中特有的四电极结构设计,即通过第一集流电极和第二集流电极导入电流,并通过第一电压探针和第二电压探针测量质子交换膜在厚度方向的电压的结构设计,可以使得质子交换膜表面的与第一电压探针和第二电压探针接触的电压测试点与第一集流电极和第二集流电极覆盖区域相隔一定距离,有效避免了相关技术中两电极法在高频区域的电感现象,使得测量得到的质子交换膜在厚度方向的电压更加准确,进而使得根据电压计算的质子交换膜厚度方向质子电导率更加准确。
24、本申请的其他优点将配合以下的说明和附图进行更详细的解说。
25、应当理解,上述说明仅是本申请技术方案的概述,以便能够更清楚地了解本申请的技术手段,从而可依照说明书的内容予以实施。为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举例说明本申请的具体实施方式。
1.一种测试夹具,其特征在于,包括:绝缘上盖、绝缘底座、第一集流电极、第二集流电极、第一电压探针和第二电压探针;
2.根据权利要求1所述的测试夹具,其特征在于,还包括:第一镀铂纤维毡和第二镀铂纤维毡;
3.根据权利要求2所述的测试夹具,其特征在于,所述绝缘上盖设置有凸台,所述凸台的表面的第一端与质子交换膜接触,所述凸台的表面的第二端与所述第一集流电极接触;
4.根据权利要求3所述的测试夹具,其特征在于,所述凸台的表面的第二端设置有第一集流电极定位槽,所述第一集流电极定位槽用于固定所述第一集流电极和所述第一镀铂纤维毡;
5.根据权利要求1所述的测试夹具,其特征在于,所述测试夹具还包括螺纹紧固件;
6.根据权利要求1所述的测试夹具,其特征在于,所述绝缘上盖在所述质子交换膜对应的位置设置有第一通孔,所述绝缘底座在所述质子交换膜对应的位置设置有第二通孔。
7.根据权利要求6所述的测试夹具,其特征在于,所述第一集流电极在与所述第一通孔对应的位置设置有第三通孔,所述第二集流电极在与所述第二通孔对应的位置设置有第四通孔。
8.根据权利要求2所述的测试夹具,其特征在于,所述第一镀铂纤维毡包括镀铂炭布、镀铂钛毡或镀铂不锈钢毡,所述第二镀铂纤维毡包括镀铂炭布、镀铂钛毡或镀铂不锈钢毡。
9.根据权利要求1-7任一项所述的测试夹具,其特征在于,所述绝缘上盖由机玻璃、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯和聚醚醚酮中的任意一种材料制成,所述绝缘底座由机玻璃、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯和聚醚醚酮中的任意一种材料制成。
10.根据权利要求1-7任一项所述的测试夹具,其特征在于,所述第一集流电极包括金片、镀金铜片、镀金钛片或镀金不锈钢片,所述第二集流电极包括金片、镀金铜片、镀金钛片或镀金不锈钢片。
11.一种测试质子交换膜厚度方向质子电导率的方法,其特征在于,包括: