[发明专利]一种基于电解池结构的质子交换膜甲醇渗透测试系统

说明书

本发明公开了一种基于电解池结构的质子交换膜甲醇渗透测试系统，所述系统包括一个模拟甲醇直接燃料电池的甲醇电解池结构，甲醇电解池结构由质子交换膜、阴极区域、阳极区域、电化学工作站以及蠕动泵组成，其中：阴极区域包括阴极腔室、阴极电极板与阴极催化层；阳极区域包括阳极腔室、阳极电极板与阴极催化层；阴极电极板与阳极电极板通过导线与电化学工作站连接，构成外电路；阴极腔室的两侧设置有与蠕动泵相连的出液口，阴极腔室的顶部开设阴极出气孔与阴极进气孔；所述阳极腔室开设进液口和阳极出气孔。本发明基于电解池结构，模拟出甲醇在燃料电池实际工作下的跨膜渗透，避免了渗透至阴极腔室的甲醇的损耗以及阴极催化剂中毒。

技术领域

本发明属于直接甲醇燃料电池技术领域，涉及一种质子交换膜甲醇渗透测试系统。

背景技术

在全球积极应对能源危机和环境污染问题的背景下，清洁能源和可再生能源越发受到重视。燃料电池作为一种将化学能转化为电能的装置，具有能量转换率高、绿色环保、有助于优化能源结构等优势，其中甲醇直接燃料电池更因成本低廉、易于存储等最具应用前景。

然而，甲醇燃料电池在实际工作中却存在着甲醇渗透的问题。进入阴极室的甲醇一方面造成阴极催化剂中毒，另一方面消耗氧气导致燃料利用率下降。有文献表明，电池工作中甲醇渗透主要由甲醇浓度梯度、液压梯度以及电渗拖拽三种机制驱动。

质子交换膜作为燃料电池的重要组成部分，起到为质子的传递提供通道并抑制甲醇渗透的作用。甲醇渗透率是一项检验质子交换膜性能的重要指标，它直接影响到甲醇燃料电池的使用寿命，所以甲醇渗透测试是十分重要且必要的。

CN205246496U公开了一种对于甲醇跨膜渗透的测试装置，然而测试中渗透机制只有浓度梯度与液压梯度，未考虑燃料电池实际工作中电渗拖拽的影响。目前未有合适的测试装置真实反映甲醇在电池实际工作中的渗透情况。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种基于电解池结构的质子交换膜甲醇渗透测试系统，保证甲醇进入阴极室内不会导致催化剂中毒，也避免损耗的基础上，模拟甲醇在电池实际工作下的跨膜渗透，之后检测阴极室甲醇浓度，确定质子交换膜的甲醇渗透率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于电解池结构的质子交换膜甲醇渗透测试系统，包括一个模拟甲醇直接燃料电池的甲醇电解池结构，所述甲醇电解池结构由质子交换膜、阴极区域、阳极区域、电化学工作站以及蠕动泵组成，其中：

所述阴极区域包括阴极腔室、阴极电极板与阴极催化层，阴极催化层与阴极电极板紧密贴合后与质子交换膜、阴极腔室拼装在一起；

所述阳极区域包括阳极腔室、阳极电极板与阴极催化层，阳极催化层与阳极电极板紧密贴合后与质子交换膜、阳极腔室拼装在一起；

所述阴极电极板与阳极电极板通过导线与电化学工作站连接，构成外电路；

所述阴极腔室的两侧设置有与蠕动泵相连的出液口，阴极腔室的顶部开设阴极出气孔与阴极进气孔；

所述阳极腔室开设进液口和阳极出气孔。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：