聚合物电解质膜气体渗透的测试方法

      质子交换膜或聚合物电解质膜(PEM)是一种半透膜，通常由离聚物制成并设计用于传导质子，同时充当电子绝缘体和反应物屏障，例如氧气和氢气。这是它们在结合到质子交换膜燃料电池或质子交换膜电解器的膜电极组件(MEA)中时的基本功能：分离反应物和传输质子，同时阻断通过膜的直接电子通路。质子交换膜可以由纯聚合物膜或复合膜制成，其中其他材料嵌入聚合物基质中。最常见和市售的PEM材料之一是杜邦公司的产品氟聚合物(PFSA)Nafion。虽然Nafion是一种像聚四氟乙烯一样具有全氟骨架的离聚物，但还有许多其他结构基序可用于制造用于质子交换膜的离聚物。许多使用聚芳烃聚合物，而其他使用部分氟化聚合物。质子交换膜的主要特点是质子电导率(σ)、甲醇渗透率(P)和热稳定性。质子交换膜燃料电池使用固体聚合物膜（薄塑料膜），当它被水饱和时质子可以透过，但它不传导电子。     气体透过率测试：在恒定温度和单位压力差下,稳定透过时,单位时间内透过质子交换膜试样单位面积的气体的体积。     气体透过系数：在恒定温度和单位压力差下，在稳定透过时，单位时间内透过试样单位厚度、单位面积的气体的体积。     气体阻隔就是指燃料电池质子交换膜透气率测试，可采用GTR-V3压差法气体渗透仪，适用于燃料电池质子交换膜、各种塑料薄膜、复合膜、分离膜、橡胶、聚合物材料等产品在各种温度条件下气体透过率、扩散系数、溶解度系数、渗透系数的测定。采用真空压差法测试原理，同时满足三腔独立测试。检测仪器：                                                                                                                      GTR-V3气体透过率测试仪测试方法（1）将压差法气体渗透仪的高压室和低压室分离，把真空油脂均匀涂抹在低压室试验台测试标志线之外的区域。（2）将按照要求裁切好的中速定性滤纸放置于低压室试验台中央上方。（3）将准备好的膜样品分别平整贴附于涂有油脂的低压室试验台上,确保样品与油脂接触区域无气泡产生。（4）将高压室与低压室紧密闭合,开启水浴循环,温度控制装置设定温度为23℃。（5）开启气体渗透仪电源开关，打开仪器计算机操作软件，运行安全气体(氮气或其他惰性气体)置换过程，时间不低于600s。（6）安全气体置换结束后，切换阀门，通入高纯氢气，同时开启真空泵,高压室和低压室同时抽空脱气至10Pa以下。（7）关闭隔断阀,打开试验气瓶和气源开关向高压室充试验气体高压室的气体压力应在1.0x10Pa~1.1x105Pa范围内。压力过高时,应开启隔断阀排出。（8）脱气结束后,仪器自动关闭高、低压室排气阀，开始透气试验。（9）剔除试验开始的非线性渗透阶段，记录低压室的压力变化值AP和试验时间t。（10）继续试验直到在相同的时间间隔内的低压室压力变化保持恒定，达到稳定透过。至少取3个连续时间间隔的压差值,求其算数平均值,以此计算该试样的气体透过率及气体透过系数。Paratronix GTR-V3 气体透过率测试(压差法) ■产品简述 适用于塑料薄膜、复合膜、高阻隔材料、片材、金属箔片、橡胶等材料的○2、CO2、N2及空气等多种气体透过率的检测。 ■技术参数 项目 参数 型号 GTR-V3 测量范围(膜) 0.02~600000 cm3/(m2·24h·0.1MPa) 试样数量 3 主传感器数量 3 测试模式 单腔独立 真空分辨率 0.1Pa 真空度 <20Pa 温控范围 15℃~55℃ 控温精度 ±0.1℃ 试验压力 0.1 MPa~0.2 MPa 气源压力 0.1MPa~0.8 MPa 试验气体 02、N2、CO，或者其它气体 载气接口 中6 真空管径 1/4" 校正方式 标准膜校正、真空传感器外校 样品厚度 ≤3mm 测试面积 50.24 cm2 主机尺寸 765mm (L)×440 mm (W)x470mm (H) 主机重量 50Kg 电源 AC 220V 50Hz ■测试原理及产品描述 利用压差法的原理设计，将预先处理好的试样放置在上下测试腔之间，压紧密封好，然后对整个系统抽真空，当达到要求的真空度后，关闭下腔，向高压腔(上腔)充入一定的试验气体，并调节上腔压力，保持试样两侧形成恒定的气压梯度差，气体在压差梯度的作用下，由高压侧(上腔)向真空侧(下腔)渗透。精确测量真空腔(下腔)的压强变化，计算试样的各项阻隔性参数。完全符合GB1038、ASTM D1434 等标准。 ■参照标准 YBB 00082003、GB/T 1038、ASTM D1434、ISO 2556、ISO 15105-1、JIS K7126-A ■测试应用 基础应用 薄膜 各种塑料薄膜、塑料复合膜、纸塑复合膜、土工膜、共挤膜、镀铝膜、铝箔、铝箔复合膜、防水透气膜等膜状材料的气体渗透性测试 片材 各种工程塑料、橡胶、建材等片状材料的气体渗透性测试，如PP 片材、PVC片材、PVDC片材等 石油化工 适用于使用输送管道材料气体渗透性测试，如MDPE 塑料 CO2检测 航空航天材料 适用于航空公航天材料的气体渗透性测试，如飞艇、气囊氦气检测 生物降解膜 适用于生物降解膜的透气性能，如淀粉生物降解 扩展应用 纸 适用于纸塑等复合材料的透气性测试，如烟包装铝箔纸、利乐包装片材、方便面、纸杯等 软管、瓶、袋、片材 适用于各种化妆品的软管、铝塑管、软瓶片材的气体透过性测试 漆膜 适用于各类膜漆涂覆、印刷的气体渗透性测试 真空包装 适用于易电子产品等易受气体氧化腐蚀，损耗的真空包装制造片材，如消耗性传感器等 ■产品特点 采用进口高精度真空传感器和压力传感器； ·系统具备自检测能力，避免故障状态下继续测试； ·水浴控温，自动控制升温降温，温控范围更宽更精确；并联式工作，可靠性更高； 专利的极限零点与密封管道系统，运用基线技术，去除系统误差，测试结果更精确； ·独有的样品防侧漏结构设计，更加稳定可靠的安装试样密封； ·具备精确的压力控制能力，与保压功能； ·嵌入式系统控制，采用高品质元器件，保证仪器运行的稳定性、可靠性； ·高速真空能力，减少真空时间，脱气更彻底，测试精度高； 测试时间短，效率高； ·断电保存功能； 全程监控、自动记录，测试过程可全程重现； ·自动测试：设定测试参数，开始后测试自动进行，自动判断试验结束并保存测试结果； ■产品配置 ·标准配置： 主机、真空泵、真空波纹管、气体软管、减压阀、圆盘取样器、密封脂 选购件：瓶装测试夹具 ·自备：测试用气体瓶(氧气等) 设备外观图为标准设备外观，定制设备外观会有所差异