2024 质子交换膜燃料电池 第6部分：双极板特性测试方法

GB/T200426—2024

.

目次

前言

…………………………Ⅲ

引言

…………………………Ⅴ

范围

1………………………1

规范性引用文件

2…………………………1

术语和定义

3………………1

双极板材料抗弯强度测试

4………………2

双极板材料密度测试

5……………………3

双极板材料电阻测试

6……………………4

双极板材料腐蚀电流密度测试

7…………6

双极板部件面积利用率测试

8……………8

双极板部件厚度均匀性测试

9……………9

双极板部件槽深均匀性测试

10…………11

双极板部件平面度测试

11………………12

双极板部件相对平整度测试

12…………13

双极板部件接触电阻测试

13……………14

双极板部件气密性测试

14………………14

双极板部件水接触角测试

15……………16

双极板部件涂层厚度测试

16……………17

双极板部件涂层结合强度测试

17………………………18

双极板部件腐蚀电流密度测试

18………………………18

双极板部件比热容测试

19………………19

双极板部件热导率测试

20………………19

双极板部件析出离子成分和浓度测试

21………………20

测试指标适用性测试准备及试验报告

22、………………21

附录规范性测试指标适用性

A()………………………22

附录资料性测试准备

B()………………23

附录资料性试验报告

C()………………24

Ⅰ

GB/T200426—2024

.

前言

本文件按照标准化工作导则第部分标准化文件的结构和起草规则的规

GB/T1.1—2020《1:》

定起草

。

本文件是质子交换膜燃料电池的第部分已经发布了以下部分

GB/T20042《》6。GB/T20042:

第部分术语

———1:;

第部分电池堆通用技术条件

———2:;

第部分质子交换膜测试方法

———3:;

第部分电催化剂测试方法

———4:;

第部分膜电极测试方法

———5:;

第部分双极板特性测试方法

———6:;

第部分炭纸特性测试方法

———7:。

本文件代替质子交换膜燃料电池第部分双极板特性测试方法与

GB/T20042.6—2011《6:》。

相比除结构调整和编辑性改动外主要技术变化如下

GB/T20042.6—2011,,:

删除了双极板材料和部件气体致密性测试见年版的第章和第章

———(201149);

增加了双极板材料垂直电阻率测试见第章

———(6);

删除了双极板阻力降测试见年版的第章

———(201110);

增加了双极板部件槽深均匀性测试见第章

———(10);

增加了双极板部件相对平整度测试见第章

———(12);

删除了双极板部件重量测试见年版的第章

———(201114);

增加了双极板部件气密性测试见第章

———(14);

增加了双极板部件水接触角测试见第章

———(15);

增加了双极板部件涂层厚度测试见第章

———(16);

增加了双极板部件涂层结合强度测试见第章

———(17);

增加了双极板部件腐蚀电流密度测试见第章

———(18);

增加了双极板部件比热容测试见第章

———(19);

增加了双极板部件热导率测试见第章

———(20);

增加了双极板部件析出离子成分和浓度测试见第章

———(21)。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别专利的责任

。。

本文件由中国电器工业协会提出

。

本文件由全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会归口

(SAC/TC342)。

本文件起草单位山东国创燃料电池技术创新中心有限公司中国科学院大连化学物理研究所

:、、

上海神力科技有限公司机械工业北京电工技术经济研究所潍柴动力股份有限公司同济大学华北电

、、、、

力大学中国质量认证中心上海捷氢科技股份有限公司上海治臻新能源股份有限公司新源动力股份

、、、、

有限公司浙江华熔科技有限公司新研氢能源科技有限公司上海电气集团股份有限公司海卓动力

、、、、

青岛能源科技有限公司中山市深中标准质量研究中心北京长征天民高科技有限公司上海骥翀氢

()、、、

能科技有限公司北京亿华通科技股份有限公司上海韵量新能源科技有限公司特嗨氢能检测保定

、、、()

有限公司东方电气成都氢燃料电池科技有限公司未势能源科技有限公司国创氢能科技有限公司

、()、、、

浙江高成绿能科技有限公司珠海格力电器股份有限公司深圳市雄韬电源科技股份有限公司浙江天

、、、

能氢能源科技有限公司爱德曼氢能源装备有限公司国鸿氢能科技嘉兴股份有限公司无锡先导智

、、()、

Ⅲ

GB/T200426—2024

.

能装备股份有限公司万新厦门新材料有限公司

、()。

本文件主要起草人陈文淼侯明甘全全朱晓春张亮马天才刘建国王刚赵小军方亮胡鹏

:、、、、、、、、、、、

邢丹敏周志强齐志刚杨敏郗富强杨彦博谢佳平陈伟亮靳殷实付宇方川刘会粉段志洁

、、、、、、、、、、、、、

谢光有靳少辉韩福江侯向理张永陈宏曹寅亮徐真赵钢邵孟兰加水

、、、、、、、、、、。

本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为

:

年首次发布为

———2011GB/T20042.6—2011;

本次为第一次修订

———。

Ⅳ

GB/T200426—2024

.

引言

鉴于质子交换膜燃料电池技术发展为服务质子交换膜燃料电池发电系统上下游制造商及其用户

,。

提供了统一的术语及定义并针对质子交换膜燃料电池堆及其关键零部件提供了统一的

GB/T20042,

试验方法

。

质子交换膜燃料电池拟由以下七部分构成

GB/T20042《》。

第部分术语目的是界定质子交换膜燃料电池技术及其应用领域内使用的术语和定义

———1:。。

第部分电池堆通用技术条件目的是给出质子交换膜燃料电池堆的通用技术要求试验方

———2:。、

法检验规则等内容

、。

第部分质子交换膜测试方法目的是给出质子交换膜燃料电池中质子交换膜厚度均匀性

———3:。、

质子传导率等测试方法

。

第部分电催化剂测试方法目的是给出质子交换膜燃料电池电催化剂铂含量电化学活性

———4:。、

面积等测试方法

。

第部分膜电极测试方法目的是给出质子交换膜燃料电池膜电极厚度均匀性担载量

———5:。、Pt

等测试方法

。

第部分双极板特性测试方法目的是给出质子交换膜燃料电池双极板抗弯强度密度电

———6:。、、

阻等测试方法

。

第部分炭纸特性测试方法目的是给出质子交换膜燃料电池炭纸厚度均匀性电阻机械

———7:。、、

强度等测试方法

。

Ⅴ

GB/T200426—2024

.

质子交换膜燃料电池

第6部分双极板特性测试方法

:

1范围

本文件规定了质子交换膜燃料电池双极板材料的抗弯强度密度电阻和腐蚀电流密度等测试方

、、

法双极板部件的面积利用率厚度均匀性槽深均匀性平面度相对平整度接触电阻气密性等测试

;、、、、、、

方法

。

本文件适用于各种类型的质子交换膜燃料电池用双极板材料和部件

。

注双极板材料及双极板部件的界定如下

::

双极板材料与成品双极板材料状态一致的板材

a):;

双极板部件与使用状态一致的成品双极板

b):。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款其中注日期的引用文

。,

件仅该日期对应的版本适用于本文件不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于

,;,()

本文件

。

金属材料洛氏硬度试验第部分硬度计及压头的检验与校准

GB/T230.22:

产品几何技术规范几何公差检测与验证

GB/T1958(GPS)

化工产品密度相对密度的测定

GB/T4472—2011、

不透性石墨材料试验方法第部分抗弯强度

GB/T13465.22:

塑料差示扫描量热法第部分比热容的测定

GB/T19466.4—2016(DSC)4:

质子交换膜燃料电池第部分术语

GB/T20042.1—20171:

岩石平板

GB/T20428—2006

闪光法测量热扩散系数或导热系数

GB/T22588—2008

微束分析电子探针显微分析块状试样波谱法定量点分析

GB/T28634

塑料薄膜与水接触角的测量

GB/T30693—2014

精细陶瓷涂层结合力试验方法划痕法

GB/T30707—2014

无机化工产品杂质元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法

GB/T30902(ICP-OES)

金属覆盖层厚度测量扫描电镜法

GB/T31563—2015

化学试剂离子色谱法测定通则

GB/T34672

四探针电阻率测试仪检定规程

JJG508

3术语和定义

界定的以及下列术语和定义适用于本文件

GB/T20042.1—2017。

31

.

腐蚀电流密度corrosioncurrentdensity

单位面积双极板材料或部件的表面在模拟燃料电池运行环境中在腐蚀电位下由于电化学作用引

,

1

GB/T200426—2024

.

起破坏所产生的电流值

。

注1腐蚀电流密度值大小反映了双极板腐蚀速率的快慢是表征双极板材料及部件在模拟燃料电池运行环境下耐

:,

腐蚀性能的物理量

。

注2腐蚀电流密度单位为微安每平方厘米2

:(μA/cm)。

32

.

接触电阻interfacialcontactresistance

两种材料检测区域之间由于接触所产生的电阻

。

注1双极板的接触电阻主要指双极板对应膜电极有效面积区域与炭纸之间的接触电阻

:。

注2接触电阻单位为毫欧平方厘米2

:(mΩ·cm)。

33

.

垂直电阻率through-planeresistivity

双极板材料在垂直板面方向的电阻率值

。

注垂直电阻率单位为毫欧厘米

:(mΩ·cm)。

34

.

平面电阻率in-planeresistivity

双极板材料在平行板面方向的电阻率值

。

注平面电阻率单位为毫欧厘米

:(mΩ·cm)。

35

.

抗弯强度flexuralstrength

在规定条件下双极板在弯曲过程中所能承受的最大弯曲应力

,。

注抗弯强度单位为兆帕

:(MPa)。

36

.

平面度flatness

双极板在规定压力下被测部分提取表面上的最高峰点和最低谷点到拟合平面的距离值之和

,。

注1双极板的平面度直接影响双极板与气体扩散层之间的接触电阻从而影响电池性能

:,。

注2平面度单位为毫米

:(mm)。

37

.

相对平整度relativeflatness

双极板在自由状态下的最大弯曲量占双极板长度的百分比

。

注双极板的相对平整度直接影响双极板在电池上的装配尺寸精度从而影响电池性能

:,。

4双极板材料抗弯强度测试

41测试仪器

.

测试仪器包含下列设备及工具

:

试验机精度满足级要求

———:0.5;

试验夹具不应造成样品破坏施加负荷时应满足样品的纵轴与通过夹具中心线的拉伸方向

———:;,

重合

;

试验压头半径

———:5.0mm±0.1mm;

测厚仪精度为用于测量样品的厚度

———:1μm,;

游标卡尺精度为用于测量样品的长度和宽度

———:0.02mm,。

42样品准备

.

421样品的宽度为长度为样品尺寸也可由测试双方协商决定

..25mm±0.5mm、60mm±1mm,。

2

GB/T200426—2024

.

样品各处厚度与厚度平均值的偏差不应大于宽度与宽度平均值的偏差不应大于样品截面应

2%,3%,

是矩形且无倒角对于经过辊压成型的样品应在样品平行于辊轴和垂直于辊轴两个方向上分别进行

。,

试验

。

422样品数量为个保证得到个有效值应无褶皱划痕和破损

..5(3),、。

423对于不同批次的样品应分别抽样

..,。

43测试方法

.

431沿样品长度方向测量宽度和厚度各次分别取其平均值

..3,。

432调整支座跨距为将制备好的样品对称地放在两个支座上且使试验机压头支

..40mm±0.3mm,,、

座轴向垂直于样品按照应用三点弯曲法对样品抗弯强度进行测试

,GB/T13465.2。

433压头以的加载速度均匀地给样品施加负荷直至样品断裂读取断裂负荷值

..1mm/min,,。

44数据处理

.

样品的抗弯强度按照公式进行计算

(1):

σ=P×Lb×h2

(3)/(2)…………(1)

式中

:

σ抗弯强度单位为兆帕

———,(MPa);

P断裂负荷值单位为牛

———,(N);

L支座跨距单位为毫米

———,(mm);

b样品宽度单位为毫米

———,(mm);

h样品厚度单位为毫米

———,(mm)。

取个有效样品为一组计算出平均值作为试验结果保留一位小数

3,,。

5双极板材料密度测试

51测试仪器

.

测试仪器包含下列设备及工具

:

分析天平精度为

———:0.1mg;

温度计分度值为用于测定空气温度和水温

———:0.5℃,;

金属丝镍铬铁或铂合金丝也可由测试双方协商决定直径小于用于吊挂样品

———:,,0.2mm,。

52样品准备

.

521样品形状为正方形面积为2样品形状和尺寸也可由测试双方协商决定

..(5cm×5cm),25cm;。

522用乙醇等溶剂清洗样品表面并干燥

..。

523除去金属丝上的油脂

..。

524样品数量为个保证得到个有效值

..5(3)。

525对于不同批次的样品应分别抽样

..,。

53测试方法

.

按照中的静水力学称量法规定的方法进行试验

GB/T4472—20114.2.3。

54数据处理

.

样品的密度按照中规定的方法进行数据处理

GB/T4472—20114.2.3.4。

3

GB/T200426—2024

.

取个有效样品为一组计算出平均值作为试验结果保留两位小数

3,,。

6双极板材料电阻测试

61测试仪器

.

测试仪器包含下列设备及工具

:

四探针低阻测量仪精度为

———:0.1mΩ·cm;

测厚仪精度为用于测量样品的厚度

———:1μm,;

低电阻测量仪直流模式精度为加压装置精度满足级要求

———:,0.01mΩ;0.5。

62样品准备

.

621样品形状为正方形面积为2样品形状和尺寸也可由测试双方协商决定

..(5cm×5cm),25cm;。

622样品数量为个保证得到个有效值应无褶皱划痕和破损

..5(3),、。

623对于不同批次的样品应分别抽样

..,。

63测试方法

.

631平面电阻率测试

..

6311每次测试前应校准测试仪的零点测试时应避免样品变形样品表面灰尘等因素的影响

...。、。

6312用四探针低阻测量仪分别在样品靠近边缘和中心的至少个部位测试记录不同部位平面电

...5,

阻率值

。

632垂直电阻率测试

..

6321用低电阻测量仪测试电阻值测试电极为镀金的铜电极镀金铜电极与导线之间的连接方式

...,。

由测试双方协商决定将低电阻测量仪对测试结果的影响降至最低

,。

6322使用测厚仪测量样品厚度测量位置不少于个

...,3。

6323按图所示将样品安装在测试装置上测试时在样品两侧放置的炭纸作为支撑

...1。5cm×5cm

物以进一步改善接触状况测试过程中压力每增加记录一个电阻值直到当前电阻测试值

,。,0.1MPa,

相对前一电阻测试值的变化率则认为达到电阻的最小值停止测试不同压力下的电阻值记录

≤5%,,。

为R

m。

6324每次测试使用同种规格的新炭纸试验报告中应注明炭纸厂家及型号

...,。

注测试电流密度为2或由测试双方协商决定测试压力范围一般为选取压力为

:40mA/cm。0.1MPa~2.0MPa,

时的电阻值或由测试双方协商决定

1.5MPa,。

633接触电阻测试

..

6331用低电阻测量仪测试电阻值测试电极为镀金的铜电极镀金铜电极与导线之间的连接方式

...,。

由测试双方协商决定将低电阻测量仪对测试结果的影响降至最低

,。

6332按图所示将样品安装在测试装置上测试时在样品两侧放置的炭纸作为支撑

...1。5cm×5cm

物以进一步改善接触状况测试过程中压力每增加记录一个电阻值直到当前电阻测试值

,。,0.1MPa,

相对前一电阻测试值的变化率则认为达到电阻的最小值停止测试不同压力下的电阻值记录

≤5%,,。

为R

1。

6333按照相同方法将张炭纸放置在两镀金铜电极间按照中所述的方法测

...,15cm×5cm,6.3.3.2

试记录不同压力下的电阻值R

,2。

4

GB/T200426—2024

.

6334每次测试使用同种规格的新炭纸试验报告中应注明炭纸厂家及型号

...,。

注测试电流密度为2或由测试双方协商决定测试压力范围一般为选取压力为

:40mA/cm,。0.1MPa~2.0MPa,

时的电阻值或由测试双方协商决定

1.5MPa,。

注样品以在其两侧的炭纸作为支撑物放置在两块镀金铜电极之间在镀金铜电极两侧施加一定的压力通过记

:,。,

录不同压力下的电流和电压值得到不同施加压力下的电阻值支撑物采用炭纸电极采用镀金铜电极

,。,。

图1垂直电阻测试装置示意图

64数据处理

.

641样品的平面电阻率按照公式进行计算

..(2):

n

iGDn

ρbulk=ρ××

i=()/…………(2)

1

式中∑

:

ρ样品平面电阻率单位为毫欧厘米

bulk———,(mΩ·cm);

ρi不同部位电阻率测试值单位为毫欧厘米

———,(mΩ·cm);

G样品厚度校正系数

———;

D样品形状校正系数

———;

n测试的数据点数

———。

注G和D的取值按照中所述的方法进行计算一般从仪器使用说明附表中查到

:JJG508,。

取个有效样品为一组计算出平均值作为试验结果保留两位小数

3,,。

642样品的垂直电阻率按照公式和公式进行计算

..(3)(4):

R-R×S

ρ=(m2c)