[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

说明书

本发明涉及燃料电池领域，具体涉及一种测试装置以及电导率的测试方法。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。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，具体涉及一种测试装置以及电导率的测试方法。

背景技术

因具有能量转化效率高、环境友好、启动快速等优势，燃料电池在交通运输、固定电站、移动设备等领域具有广阔的应用前景。在燃料电池实际工作过程中，由于存在各种不可逆极化损失，导致其实际性能远低于理论值。这些不可逆极化损失包括活化极化损失、欧姆极化损失和传质极化损失。活化极化损失与电催化剂相关、传质极化损失与电极结构相关。在给定膜电极情况下，欧姆极化损失严重影响膜电极性能，因而降低膜电极各部分电阻有利于提高膜电极性能。

欧姆极化损失与电极材料的电导率以及各部分接触电阻有关。人们经常材料四探针测试装置测量膜电极各部分电导率，所测试数据为材料的横向电导率，然而在燃料电池中欧姆极化损失主要与各部分材料的纵向电导率相关；由于燃料电池是在一定测试条件工作的，如何在相应测试条件下测试燃料电池各部分电导率对燃料电池至关重要。然而现在很少有装置可以满足上述要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电导率测试装置，用于在燃料电池工作条件下测试燃料电池各部分电导率。这种测试装置简单易行，可用于各类燃料电池。

一种电导率测试装置，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；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。

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。

所述电导率测试装置，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。

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。

所述流场结构为蛇形流场、点状流场、交指流场、仿生流场、平行流场中的一种或两种以上的结合。

所述绝缘垫片为硅胶、环氧树酸、全氟磺酸树脂的一种。

所述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；所述测试方法为交流阻抗法，频率范围为0.01Hz-1000000Hz，施加电压为1mV-15mV。

所述电导率测试装置的工作条件为温度60-99℃，阳极和阴极通入相同流速气体，流速为10-2500sccm。

所述测试装置可检测的电导率范围为0.001-1000S·cm。

所述测试装置可检测的电导率较优范围为0.01-200S·cm。