[发明专利]燃料电池双极板与碳纸界面接触电阻的无损测量方法

说明书

一种燃料电池双极板与碳纸界面接触电阻的无损测量方法，包括：步骤S1：准备测量设备、测试碳纸及待测物料；步骤S2：第一夹持单元的碳纸与第二夹持单元的碳纸直接充分地接触，测量此时的第一极间电阻R1；步骤S3：在第一、第二夹持单元的碳纸之间放上测试碳纸，第一、第二夹持单元分别与测试碳纸的两侧充分接触，测量此时的第二极间电阻R2；步骤S4：将测试碳纸替换为待测物料，第一、第二夹持单元分别与待测物料的两侧充分接触，测量此时的第三极间电阻R3；步骤S5：计算总接触电阻。如此准确、快速且以无损的方式测量质子交换膜燃料电池的双极板与碳纸之间的接触电阻。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，特别是一种燃料电池双极板与碳纸界面接触电阻的无损测量方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell，英文简称PEMFC)，具有极高的理论比能量(理论比能量高达32940Wh/kg)，被认为是未来交通工具、分布式电站及各类电子产品等最主要的供能电源之一。双极板是PEMFC电池重要的部件，双极板与气体扩散层界面接触电阻对PEMFC电池的电学性能影响很大，是PEMFC的内阻主要来源，占总体电阻总内阻的55％左右。双极板与扩散层的界面电阻的测量一直是研究热点，许多学者制作出测量双极板与碳纸接触测量仪器，主要分为两类：在线测量与离线测量。在线测量是Makkus、Miachon、Ihonen等采用通过测量电池工作状态下双极板和质子交换膜之间的电压差来获得二者间接触电阻，在线测量可以反应真实工况下的界面电阻，但是测量相对繁琐，难以对双极板涂层工艺进行管控。

目前常用的离线测量实验装置，见图1及图2，将碳纸放置在两个双极板21之间，再利用伏安法测试两个铜板11、12之间的总电阻R₁；然后再将一个双极板21直接放置在两个铜板11、12之间测量两个铜板11、12之间的电阻R₂，再用四探针法测试双极板21的本体电阻R_BP及碳纸的本体电阻R_GDL。当两个铜板11、12与碳纸接触区域一致时，双极板21与碳纸之间的接触电阻R_BP-GDL为：

目前很多国内外学者采用这个方法测量双极板与碳纸之间的电阻，Barbir，Davies、李果等用对双极板与气体扩散层的接触电阻进行研究；此种方法虽可以测量双极板与碳纸之间的接触电阻，但存在较多的不足：碳纸只有10-20丝厚度，只在两个双极板中间流道区域放入碳纸，容易使其他双极板区域短路，造成测试误差；碳纸脆、价格高昂、易碎，在流道区域只要极板错位或阴阳极板流场不一致，碳纸在测试过程中会压碎；电极容易氧化，每一次测量必须同时测试R1、R2；测试界面来自于不同双极板界面，不能对单独双极板进行检测；辅助定位工装要求较高，如果双极板已有密封条，超过碳纸厚度，即不能测量；测试工装只能针对单一双极板进行测量，不能应用所有双极板。所以此种方法针对特定双极板在实验室使用尚可，不能方便应用于生产实践。

本方法针对目前离线测试双极板与碳纸界面接触电阻的不足，提出一种经济、方便、操作简便，可测试多种双极板与扩散层之间的接触电阻方法，可以广泛应用到双极板预处理、涂层质量管控的生产实际过程中。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种准确、快速且以无损的方式测量质子交换膜燃料电池的双极板与碳纸之间的接触电阻的燃料电池双极板与碳纸界面接触电阻的无损测量方法，以解决上述问题。

一种燃料电池双极板与碳纸界面接触电阻的无损测量方法，包括以下步骤：

步骤S1：准备测量设备、测试碳纸及待测物料，测量设备包括相对设置的第一夹持单元及第二夹持单元，第一夹持单元及第二夹持单元均包括电极板、银浆层及碳纸，第一夹持单元及第二夹持单元的碳纸相向设置，第一夹持单元的电极板与第二夹持单元的电极板的相对面的面积相同，银浆层及碳纸的面积与电极板的相对面的面积相同，测试碳纸的面积等于电极板的相对面的面积，待测物料的面积等于电极板的相对面的面积；