[发明专利]一种电导率测试装置、测试方法和其在燃料电池中的应用

权利要求书

1.一种电导率测试装置，其特征在于：包括一电阻测试仪器和一测试电极；

所述测试电极包括两个极板和位于两个极板之间的绝缘垫片，形成层叠结构；绝缘垫片为中部开设有用于放置平板状测试样品的通孔；

所述极板为导电平板，于所述导电平板靠近绝缘垫片一侧表面的中部设有流场；并于导电平板上设有流体入口通道和流体出口通道，流体入口通道和流体出口通道的一端分别与中部流场相连通，流体入口通道另一端与外部流体储罐相连，流体出口通道另一端与外部流体储罐相连或与大气相连；两个极板分别与电阻测试仪器的电阻测试端导线连接。

2.如权利要求1所述电导率测试装置，其特征在于：所述极板为碳板或表面镀金属的不锈钢板，金属为金、银、氮化钛中的一种。

3.如权利要求1所述电导率测试装置，其特征在于：所述装置还包括两个平板状端板，两个平板状端板分别位于两个极板远离绝缘垫片端，形成层叠结构，端板为表面镀金属的不锈钢板，金属为金、银、氮化钛中的一种；两个极板分别与电阻测试仪器的电阻测试端导线连接。

4.如权利要求1所述电导率测试装置，其特征在于：通孔的大小和形状与测试样品的大小和形状相同，测试样品的四周边缘与通孔内壁面紧密贴合。

5.如权利要求1所述电导率测试装置，其特征在于：所述绝缘垫片为硅胶、环氧树酸、全氟磺酸树脂中的一种。

6.如权利要求1所述电导率测试装置，其特征在于：电阻测试仪器为带有阻抗或容抗测试功能的电化学工作站，频率范围为0.01Hz-1000000Hz；可检测的电导率范围为0.001-1000S·cm。

7.一种采用权利要求1-6任一装置进行电导率的测试方法，其特征在于：所述测试方法为交流阻抗法或为断电流法。

8.如权利要求7所述电导率的测试方法，其特征在于：包括以下步骤，

(1)采用交流阻抗谱测量所述测试装置的内阻，记为R1；

(2)将测试样品置于所述测试装置中，并采用交流阻抗谱进行测试，记为R2；

(3)当测试样品为单层物质时，可用公式1和2计算测试样品的电导率；当测试样品为多层物质时，可通过公式2计算测试样品整体电阻，然后逐步分离；

(4)采用公式1和3计算测试样品不同部分的电导率；

所述测试装置检测电导率的方法，包括三公式，

R3＝R2-R1 2

R3＝R4+R5+…+Ri 3

其中R为测试样品的电阻，ρ为测试样品的电导率，S为测试样品的面积，L为测试样品的厚度，R2为测试样品置于测试装置中电阻，R1为背景电阻，R3为测试样品的电阻，R4、R5和Ri分别为测试样品各部分内阻，可以通过公式1计算。

9.如权利要求8所述电导率的测试方法，其特征在于：步骤(2)所述将测试样品置于测试装置中的过程为为将样品置于绝缘垫片通孔中，并按照端板、极板、绝缘垫片、测试样品、极板、端板顺序组装测试装置，然后在流体入口通道通入气体，并对测试装置进行升温；当测试装置温度稳定时，将两个极板分别与电阻测试仪器的电阻测试端导线连接进行测试，记录相应电阻值，并通过一定公式可获得测试样品电导率。

10.权利要求1-6任一所述装置于燃料电池电导率测试过程中的应用，其特征在于：采用权利要求8的方法对燃料电池膜电极中电解质膜、气体扩散层、气体扩散电极、膜电极集合体的电导率进行测试，并进行各部分电导率的分离；所述气体扩散电极包括气体扩散层和催化层；所述膜电极集合体包括依次层叠的阳极气体扩散层、阳极催化层、电解质膜、阴极催化层和阴极气体扩散层。

11.如权利要求10所述装置于燃料电池电导率测试过程中的应用，其特征在于：所述电导率测试过程的条件为温度60-99℃，阳极和阴极通入相同流速的气体，流速为10-2500sccm。