ChinaAutoRegs|GB/T 20042.6-2011 英文版 质子交换膜燃料电池 第6部分：双极板特性测试方法
Proton Exchange Membrane Fuel Cell – Part 6: Test Method of Bipolar Plate Properties

CONTENTS

Foreword II
1 Scope 1
2 Normative References 1
3 Terms and Definitions 1
4 Gas Tightness Test for Bipolar Plate Materials 2
5 Flexural Strength Test for Bipolar Plate Materials 3
6 Density Test for Bipolar Plate Materials 4
7 Resistance Test for Bipolar Plate Materials 5
8 Corrosion Current Density Test for Bipolar Plate Materials 7
9 Gas Tightness Test for Bipolar Plate Components 8
10 Resistance Drop Test for Bipolar Plate Components 9
11 Area Utilization Test for Bipolar Plate Components 10
12 Thickness Uniformity Test for Bipolar Plate Components 10
13 Flatness Test for Bipolar Plate Components 11
14 Weight Test for Bipolar Plate Components 12
15 Resistance Test for Bipolar Plate Components 13
16 Test Preparation and Report 14
Annex A (Informative) Test Preparation 15
Annex B (Informative) Test Report 16

1范围
GB/T 20046的本部分规定了质子交换膜燃料电池双极板特性测试方法的术语和定义、双极板材 料的气体致密性测试、抗弯强度测试、密度测试、电阻测试和腐蚀电流密度测试等;双极板部件的气体致 密性测试、阻力降测试、面积利用率测试、厚度均匀性测试、平面度测试、重量测试和电阻测试等。
本部分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。本标准主要分为双极板材料 特性测试和双极板部件特性测试两部分。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是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。
GB/T 7962. 20—1987无色光学玻璃测试方法密度测试方法
GB/T 13465. 2—2002不透性石墨材料抗弯强度试验方法
GB/T 19922—2005硅片’局部平整度非接触式标准测试方法
GB/T 20042.1质子交换膜燃料电池术语
JJG 508—2004四探针电阻率测试仪
3术语和定义
GB/T 20042.1界定的以及下列术语和定义适用于本部分。
3.1
腐蚀电流密度 corrosion current density
单位面积的双极板材料在燃料电池运行环境中，在腐蚀电位下由于化学或电化学作用引起的破坏 产生的电流值,单位为pA/cm2。
注：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燃料电池运行环境下耐腐蚀 性能的物理量。
3.2
接触电阻 interfacial contact resistance
两种材料之间的接触部分产生的电阻,单位是mfl • cm2。
注：双极板的接触电阻主要指双极板与炭纸之间的接触电阻。
3.3
体电阻率 bulk resistance
双极板材料本体的电阻率值，单位是mfl • cm。
3.4
透气率 gas permeability
在试验条件下，在单位时间内透过单位面积样品的气体量，单位为cm3/cm2 • min或mL/cm2 • min。
3.5
抗弯强度 flexural strength
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，单位为MPa。
3.6
平面度 flatness
双极板的脊背部分具有的宏观凹凸高度相对理想平面的偏差。
注：双极板的平面度直接影响双极板与炭纸之间的接触电阻,从而影响电池性能。
3.7
阻力降 resistance drop
气体流经双极板的进出口压力差。
3.8
面积利用率 area utilization
双极板的有效面积比，即双极板的有效面积(流场部分的面积)与双极板总面积的比值。
4双极板^^料气体致密性测试
4. 1测试仪器及设备
测试仪器及设备包括：
——气相色谱仪。
——渗透池。
4.2样品制备
4.2. 1样品形状为正方形（5 cmX5 cm),面积为25 cm2;样品形状和尺寸也可由测试双方协商决定。
4.2. 2样品数量为5个(保证得到3个有效值），应无褶皱、划痕和破损。
4.2.3对于不同批次的双极板材料，应分别抽样;单一材料随机抽样，不同材料分别抽样。
4.3测试方法
4.3.1将样品夹在两块均具有气体进口和出口的不锈钢夹具之间，使两侧形成气室，作为试验渗透池。
4.3. 2将渗透池按照图1所示的试验装置示意图安装在试验装置上。
4.3.3室温下分别在气室的两侧通人氧气或氢气和惰性气体，使气室两侧保持一定的压力差。压力通 过两侧精密压力表来控制。
注：压力差可在〇 MPa~0_ 2 MPa之间。
4.3. 4在室温和一定压力差下稳定至少2 h，将惰性气体的出口通人气相色谱仪测量被测气体的浓度, 并记录色谱图。
4.4数据处理
4.4.1用式（1)计算双极板材料单位时间、单位面积的气体透过率：
C = q/S (1)
式中：
C——双极板材料单位时间、单位面积的气体透过率，单位为立方厘米每平方厘米每秒（cm3/ .cm2。s);
q——单位时间的气体渗透量，单位为立方厘米每秒(cmVs);
S——渗透池的有效测试面积，单位为平方厘米(cm2)。

说明：
1 氦气/氮气；
2 渗透池；
3 氧气/氢气；
4 夹具；
5 样品；
6 夹具；
7 气相色谱。
注：渗透池由两块具有气体进口和出口的不锈钢板夹具组成，样品放置在两夹具中间。夹具与样品之间采用线密 封，两侧形成气室=氧气/氢气和惰性气体进人渗透池在样品的两侧流动，从而可以维持双极板两侧保持一定 的压力差。两侧的压力主要通过精密压力表控制。被测气体渗透的推动力是样品两侧的气体浓度差，这样从 渗透池流出的惰性气体中就含有从双极板的另一侧渗透过来的被测气体;气相色谱仪用于检测渗透池出口被 测气体的浓度。
图1双极板材料透气率测试的试验装置示意图
4. 4. 2测试不同压力差（AP)下的透气率，绘制AP与透气率的关系曲线。
取3个有效样品为一组，计算出平均值作为试验结果。
5双极板材料抗弯强度测试
5.1测试仪器
5.1.1试验机
任何能满足本标准试验要求的试验机均可。
5.1.2试验夹具
试验夹具不应引起试样在夹具处断裂。施加负荷时，应满足试样的纵轴与通过夹具中心线的拉伸 方向重合。
5.1.3测厚仪和卡尺
测厚仪和卡尺的要求如下：
——测厚仪:精度为1 fmi，用于测试双极板的厚度；
——卡尺：精度为0.01 mm,用于测试双极板的长度和宽度。
5.2样品制备

5.2.1按测试要求截取一定尺寸的送试材料作为样品。
注：样品的长度应不小于支座跨距。推荐支座跨距可为60 mm。
5.2. 2样品数量为5个(保证得到3个有效值），应无褶皱、划痕和破损。
5.2. 3对于不同批次的双极板材料，应分别抽样，•单一材料随机抽样，不同材料分别抽样。
5.3测试方法
5.3.1测量样品的宽度和厚度，精确度为±0.5%。
5.3.2调整支座跨距，将制备好的样品放在支座上，且使试验机压头、支座轴向垂直于试样，参照 GB/T 13465. 2—2002应用三点弯曲法对双极板材料抗弯强度进行测试。
5.3.3压头以1 mm/min〜lOmm/min的加载速度均匀且无冲击地施加负荷，直至试样断裂，读取断 裂负荷值。

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