[实用新型]测量质子传导膜膜厚方向电导率装置

说明书

本实用新型提供一种测量质子传导膜厚方向电导率装置，属于燃料电池测试技术领域，包括绝缘基座，绝缘基座上设有支撑框架，支撑框架上方设有挡板，挡板中心设有直线轴承，针型电极轴在直线轴承约束下垂直于绝缘基座运动，针型电极挡板上方的顶端设有砝码台，所述针型电极挡板下方的底部设有锥形电极，锥形电极下方绝缘基座上设有透压板，所述透压板下方绝缘基座上设有圆柱电极，圆柱电极和透压板之间铺设有质子传导膜，所述锥形电极可在透压板上方垂直上下移动对质子传导膜进行紧固。本实用新型设置有砝码台，通过调节砝码能够精确控制膜与其两端的电极的接触情况，减小多次测量时电极与膜的接触电阻误差，保证测试相对精度。

技术领域

本实用新型属于燃料电池测试装置技术领域，具体涉及一种测量质子传导膜膜厚方向电导率装置。

背景技术

在燃料电池质子传导膜膜厚方向电导率的测量中，对膜施加线性变化的直流电压，测量通过质子传导膜薄膜的电流，通过欧姆定律计算膜的电导率。电极与薄膜的双电层极化现象在直流测试中对薄膜电阻的影响较大，极化问题比较复杂，不仅与施加的直流电压有关，而且与电极材料、形状和平整度有关。即对于质子传导膜这种固体电解质，如果施加电场电压，其内部的质子H+会向阴极移动而在质子传导膜内形成电流，但同时质子传导膜内的阴离子例如SO32-则固定在质子传导膜高分子链上，不能移动，同时又没有质子补充，因此在质子传导膜内部形成反向电势即极化电势，这将导致电流表迅速衰减。因此，质子传导膜膜厚方向电阻率的测量较为困难，很难通过传统的欧姆定律在一定精度下测得薄膜的电导率，并且待测样品的制备方法繁琐，难以实现生产过程中燃料电池质子传导膜膜厚方向电导率的批量检定。

实用新型内容

为了解决上述存在的问题，本实用新型提供一种测量质子传导膜膜厚方向电导率装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种测量质子传导膜膜厚方向电导率装置，包括绝缘基座，所述绝缘基座上设有支撑框架，所述支撑框架上方设有挡板，所述挡板中心设有直线轴承，针型电极轴在直线轴承约束下垂直于绝缘基座运动，所述针型电极挡板上方的顶端设有砝码台，所述针型电极挡板下方的底部设有锥形电极，所述锥形电极下方绝缘基座上设有透压板，所述透压板下方绝缘基座上设有圆柱电极，所述圆柱电极和透压板之间铺设有质子传导膜，所述锥形电极可在透压板上方垂直上下移动对质子传导膜进行紧固。

作为一种优选的方案，所述锥形电极包括锥形体，所述锥型体内设有直径0.8～1mm的圆形孔道，导线I沿中心线方向贯通固定于圆形孔道内形成电极；

锥形电极与针型电极轴在直线轴承约束下垂直于绝缘基座运动，在针型电极轴移动到最高点时距离圆柱电极表面高为100mm，在针型电极轴移动到最低点时锥形电极与质子传导膜、圆柱电极夹紧形成电化学系统电极。

作为一种优选的方案，所述圆柱电极包括设置在绝缘基座上的凹槽，所述凹槽为深2㎜直径2mm的圆柱形；所述凹槽内镶嵌导线II及其电极端，所述导线II电极端端面中心与导线I电极端端面在安装完成后垂直对正，所述导线I和导线II另一端与电化学工作站连接。

作为一种优选的方案，所述透压板外形为长方体，所述透压板中心设有锥形凹槽，所述锥形凹槽的锥形斜面上设有垂直的透气通孔，所述通孔直径小于2mm，通孔数量小于30个；所述透压板的锥形斜面与锥型体的锥面锥度一致。

作为一种优选的方案，所述透压板四周边缘设有定位孔，所述绝缘基座上设有与定位孔位置对应的开孔，所述开孔直径大于紧固螺栓直径1mm；所述定位孔与绝缘基座上的开孔相对位置偏差不大于1mm。

作为一种优选的方案，所述透压板两侧设有定位槽，所述绝缘基座上设有与定位槽对应的定位块，所述透压板与绝缘基座之间的采用紧固螺栓固定。

所述针型电极轴、圆柱电极、透压板、绝缘基座选用聚醚醚酮、聚四氟乙烯或PET聚合物非导电材质；

所述导线I及导线II选用铂金、镀金铜、白银电阻率低的金属材质；