[发明专利]模拟燃料电池原位测试的立式电化学测量池及测试方法

说明书

本发明涉及一种模拟燃料电池原位测试的立式电化学测量池及测试方法，该立式电化学池包括电解池本体、电解池盖、夹装组件、密封组件和加压组件，电解池盖上开设测试窗口、电解池气体逸散出口和电解液添加预留口，电解池本体中设有参比电极、对电极和还原气体导管，夹装组件为两片式结构用于夹设测试样品，夹装组件置于测试窗口中，夹装组件底面设有供电解液透过并接触测试样品的槽口，密封组件上设有工作电极，密封组件设置在夹装组件上且工作电极与夹装组件顶面接触，密封组件上设有氧化气体通孔，加压组件固定在电解池盖上方，测试时加压组件向密封组件施加压紧力。与现有技术相比，本发明提供了原位测试条件、提高了测试准确性和测试效率。

技术领域

本发明涉及一种立式电化学测量池，尤其是涉及一种模拟燃料电池原位测试的立式电化学测量池及测试方法。

背景技术

在当今世界能源格局深度调整、全球应对气候变化行动加速、资源环境约束不断加强的复杂背景下，氢能已经被认为是世界能源与动力转型的重大战略方向之一，备受世界各国关注。氢能的应用途径多种多样，包括燃料电池、燃气轮机、氢气内燃机、普通燃烧等多种方式。燃料电池是目前氢能应用的最重要方式之一，由于不需要经过热机的卡诺循环，相对于内燃机具有更高的潜在效率，同时不存在因氢气燃烧产生的氮氧化物排放，是氢能利用的最理想方式。燃料电池正处在商业化应用的初期阶段，面临着寿命不足、成本偏高等问题，亟需对其内部的双极版、膜电极等关键部件进行进一步的研究，提高相关部件的寿命，减少内部贵金属用量，因此需要对双极板、膜电极进行精细化设计，并进行大量的测试与验证实验。在测试实验中，有原位实验与离位实验两种，原位实验是指将部件放在真实的燃料电池中进行相关的测试，耗时较长、成本较高、干扰因素较多，为了更快速的测量关键部件的某些性能，可以进行离位测试，在电化学方面通常使用电化学测量池，可以方便、快捷、成本低廉地对关键部件的样品进行电化学实验，以表征相关的性能。

经过对现有技术的文献检索发现，目前的电化学测试的研究集中在通用材料与部件的电化学腐蚀测量，以表征普通样品的电化学性能。

中国专利CN105758906A：一种电化学测试装置公开了一种特别适用于难焊接、难线切割金属的电化学测试装置，能够精确控制电极之间的距离并且快速更换工作电极。

中国专利CN206497017U：一种腐蚀电化学测试装置公开了一种包括电解池、电化学测试装置、加热装置和保温装置的腐蚀电化学测试装置，可以模拟多种复杂腐蚀气体环境下的材料腐蚀过程。

中国专利CN2581991Y：一种密闭式恒温电化学测量池公开了一种可以控制反应温度的电化学测量池，通过液态水控制反应室的温度，使反应的进行不受环境温度影响，并可在伸入电极和气体导管时保持密封，但该发明并不是针对燃料电池部件进行测试，测试条件过于宽泛，不利于控制实验变量。

中国专利CN101004403A：电化学测试用电解池公开了一种包含上盖板、下盖板以及套筒组成的电化学测试电解池，使用塑料材质，能够方便、牢固地将样品加装在电解质底部，并且避免了钢铁类材质腐蚀带来的实验偏差，该电解池可以用来进行燃料电池膜电极的电化学测试实验，但是使用过程中膜电极位于测试池底部，长时间的电解液浸泡会对膜电极产生结构与电化学方面的影响，无法准确反映膜电极的特性。

中国专利CN102735604A：用于腐蚀电化学测量的电解池公开了一种可以夹紧并测试片状材料的腐蚀电化学性能的电解池，能够实现测试样品的快速夹装和实验装置的组装，可以在保持工作电极的密封性能的同时，满足从室温到沸腾条件下的恒温电化学测试。虽然该装置可以测试薄片状结构的膜电极，但是无法对膜电极进行较为紧密的禁锢，会导致膜电极浸泡在电解质中之后，因为不同层状材质膨胀程度不同而导致的分层，不能模拟燃料电池中的原位状态，导致测试结果不准确，不能满足燃料电池的关键部件测试需要。