燃料电池双极板定型前还须测试这些项目

燃料电池极板定型前还须测试这些项⽬
作为燃料电池堆核⼼部件之⼀,双极板担当配⽓、导电、传热、⽀撑结构等作⽤。合格的双极
板产品通常需要经过特性测试,测试项⽬包含平⾯度、腐蚀电流密度、接触电阻、体电阻率、
透⽓率、抗弯强度、阻⼒降、⾯积利⽤率、厚度均匀性、密度和重量等。
平⾯度
平⾯度亦称平整度,是产品⼏何规范中常见的四项形状公差之⼀,也是评定产品成形表⾯质量
的关键指标之⼀。对于燃料电池双极板,定义为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。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。
腐蚀电流密度
双极板的腐蚀电流密度定义为单位⾯积双极板材料在燃料电池运⾏环境中,在腐蚀电位下由于
电化学或化学作⽤引起的破坏产⽣的电流值,单位为µA/cm2。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。
美国能源部(DOE)最新双极板技术指标
接触电阻
接触电阻本意指两种材料的接触部分产⽣的电阻。对于双极板,定义为双极板和⽓体扩散层之
间的接触电阻,单位为mΩ·cm2。双极板的接触电阻和双极板有效利⽤率需要权衡;燃料电池电堆由多⽚燃料电池单体层叠装配⽽成,组装过程中螺栓夹紧⼒是影响接触电阻的关键因素。美
国能源部(DOE)最新发布的双极板技术指标提出2020年,双极板的接触电阻<10 mΩ·cm2。
体电阻率
双极板体电阻率定义为双极板材料本体的电阻率值,单位是mΩ·cm。燃料电池单体的电阻主要由本体电阻和接触电阻组成。在温度⼀定的情况下,材料的电阻为R=ρL/S,其中ρ为电阻率,L 为材料长度,S为截⾯积。
透⽓率
双极板透⽓率定义为在⼀定试验条件下,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。双极板透⽓率包括双极板材料透⽓率和双极板部件透⽓率。燃料
电池的安全包括氢安全、电安全和机械冲击安全。双极板透⽓不仅影响其耐腐蚀性和寿命,还
影响电池的氢安全。
抗弯强度
双极板抗弯强度定义为在规定条件下,双极板在弯曲过程中所能承受的最⼤弯曲应⼒,单位为Mpa。燃料电池双极板须不仅需要具备优良的⽓密性、导电和传热性能外,还须满⾜⼀定的机
械强度以⽀撑电池结构和装配。
阻⼒降
双极板阻⼒降定义为⽓体流经双极板的进出⼝压⼒差。双极板流场设计既要充分考虑⽓体传质
效率和排⽔作⽤,⼜不得忽略流场阻⼒降过⼤给燃料电池空⽓系统带来的⼤负担效应。国家标
准《GB/T 20042.6-2011质⼦交换膜燃料电池第6部分:双极板特性测试⽅法》中阻⼒降测试采⽤⽓体介质,实际燃料电池阴阳极流场⼯作在⽔⽓两相流环境下。
全电池分布云图(上海氢晨)
⾯积利⽤率
双极板的⾯积利⽤率亦称有效⾯积⽐,即双极板的有效⾯积(流场部分⾯积)与双极板总⾯积的⽐值。双极板⾯积利⽤率与电堆功率密度密切相关(流场部分之外的双极板⾯积并不发电)。通常,⾯积利⽤率越⼤,功率密度越⾼。
厚度均匀性
双极板厚度均匀性⽤厚度最⼤值与最⼩值之差以及厚度相对偏差表⽰,单位为mm。最⼤值与最⼩值之差△d=双极板厚度最⼤值dmax-双极板厚度最⼩值dmin。厚度相对偏差S=(某⼀点双极板厚度测量值di-极板平均厚度d)/极板平均厚度d×100%。注意,双极板的流场部分,主要测试双
极板脊背部分的厚度,沟槽部分的厚度不考虑在内。

本文发布于:2024-09-22 06:46:41,感谢您对本站的认可!

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