質子交換膜燃料電池 第3部分:質子交換膜測試方法 - 離子交換當量測試

GB/T 20042.3-2009 質子交換膜燃料電池 第3部分: 質子交換膜測試方法

范圍
GB/T 20042 的本部分規定了質子交換膜燃料電池用質子交換膜測試方法的術語和定義、厚度均勻性測試、質子傳導率測試、離子交換當量測試、透氣率測試、拉伸性能測試、帶脹率測試和吸水率測試等。
本部分適用于各種類型的質子交換膜。

術語和定義
GB/T 20042.1 確立的以及下列術語和定義適用于本部分。
質子傳導率  proton conductivity
膜傳導質子的能力，是電阻率的倒數，用S/cm來表示。
注: 是衡量膜的質子導通能力的一項電化學指標，它反映了質子在膜內遷移速度的大小。
離子交換當量(EW)  equivalent weight (EW)
每摩爾離子基團所含干膜的質量，單位為g/mol。
注: 它與表示離子交換能力大小的離子交換容量lEC(lon Exchange Capacity)成倒數關系，體現了質子交換膜內的酸濃度。
拉伸強度  tensile strength
在給定溫度、濕度和拉伸速度下，在標準膜試樣上施加拉伸力，試樣斷裂前所承受的最大拉伸力與膜厚度及寬度的比值，單位為MPa。
吸水率  water uptake
在給定溫度和濕度下單位質量干膜的吸水量，單位為質量百分比(wt%)。
溶脹率  swelling rate
在給定溫度和濕度下相對于干膜在橫向、縱向和厚度方向的尺寸變化，單位為%。

離子交換當量(EW)測試

儀器與設備
分析天平: 精度為0.1mg。
自動電位滴定儀: pH值精度不低于0.1。

樣品準備
取質量不低于0.5g的樣品，剪碎后將其置于真空度為0.1MPa、溫度為80°C的真空烘箱內干燥8h。

測試方法
從烘箱中取出后，迅速用分析天平稱量于膜的質量W。
將樣品放入密封的、裝有飽和氯化鈉溶液的試劑瓶中攪拌24h。
用一定濃度(C_NaOH)的NaOH溶液利用自動電位滴定儀滴定至中性，記錄消耗的NaOH溶液的體積V_NaOH。

數據處理
根據公式(5)計算出膜的EW值:

式中:
EW一一膜的離子交換當量，單位為克每摩爾(g/mol)；
W一一干質子交換膜的質量，單位為克(g)；
V_NaOH一一NaOH溶液的體積，單位為升(L)；
C_NaOH一一NaOH溶液的摩爾濃度，單位為摩爾每升(mol/L)。
取3個樣品為一組，計算出平均值作為試驗結果。


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