[实用新型]用于评估磷酸燃料电池中质子交换膜性能的测试装置

说明书

本实用新型涉及一种用于评估磷酸燃料电池中质子交换膜性能的测试装置，属于燃料电池技术领域。所述测试装置包括用于燃料预热和电池供热的加热温控系统，用于燃料和电池气体管路的气体控制系统和用于测试质子交换膜极化性能的电池极化测试系统。本实用新型的测试装置具有方便调节与催化电极接触的质子交换膜面积的功能，通过具有打孔定位功能的四氟乙烯嵌套件，调节催化电极与质子交换膜的接触方式，便捷的调整质子交换膜接触面积参数。本实用新型的测试装置具有气体预处理功能，可以快速调节进入测试装置的气体流速，预设温度等参数，对质子交换膜在电池中的性能评估更加准确，降低气体温度差造成的干扰因素。

技术领域

本实用新型属于燃料电池技术领域，具体涉及一种用于评估磷酸燃料电池中质子交换膜性能的测试装置。

背景技术

磷酸燃料电池是燃料电池技术中的一种，通常操作温度在160-200℃，高于基于Nafion膜的氢氧燃料电池(＜80℃)。磷酸燃料电池具有耐毒化，寿命长等优势。由于操作温度较高，电池普遍采用以聚苯基咪唑(PBI)为代表的耐高温膜作为质子交换膜，对膜性能的改进是提升电池性能一个重要方面。质子交换膜性能的测试装置是以评价膜性能为目的的测试装置，可作为质子交换膜的研发工具。

现有技术中涉及与燃料电池部件有关的测试装置，例如，专利号为201821631883.6的实用新型专利公开了一种燃料电池的压力分布测试系统，其是一种用于评估压力因素的测试装置。专利号为201920283151.0的实用新型专利公开了一种燃料电池热管理测试台架及燃料电池热管理监控系统，其是一种评估热管理因素的装置。而本实用新型要提供一种用于评估磷酸燃料电池中质子交换膜性能的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于评估磷酸燃料电池中质子交换膜性能的测试装置，该装置具有更换质子交换膜快速，质子交换膜接触面积可调，温度可调，气体流速可调的特点。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案具体如下：

本实用新型提供一种用于评估磷酸燃料电池中质子交换膜性能的测试装置，包括：

用于燃料预热和电池供热的加热温控系统；

用于燃料和电池气体管路的气体控制系统；

用于测试质子交换膜极化性能的电池极化测试系统；

所述电池极化测试系统包括电池夹具、催化电极、集流体和镀金接触件；

所述电池夹具包括：用于固定阳极催化电极的阳极端板、用于固定质子交换膜的面积可调质子交换膜测试夹具和用于固定阴极催化电极的阴极端板；所述面积可调质子交换膜测试夹具位于所述阳极端板和所述阴极端板之间，所述面积可调质子交换膜测试夹具的两侧依次设置有催化电极、集流体、镀金接触件；

利用阳极端板、面积可调质子交换膜测试夹具和阴极端板的边缘的定位孔，移动面积可调质子交换膜测试夹具，从而控制质子交换膜与催化电极的接触面积；通过调节加热温控系统和气体控制系统调节进入阳极和阴极的气体、气体流速和气体的预热温度，使气体通过气体控制系统到达集流体，所述加热温控系统还可以给集流体加热；通过镀金接触件与外接电子负载连接，对质子交换膜进行极化曲线测试，实现对质子交换膜性能的评估。

在上述技术方案中，所述加热温控系统包括PID自动控制器、电热器和气体保温管路；温度区间在50-200℃。

在上述技术方案中，所述气体控制系统包括量程至少为500sccm的气体质量流量控制器、气体管路和管路电磁阀。

在上述技术方案中，所述催化电极使用铂、铂碳为主要催化组分的材料。

在上述技术方案中，所述催化电极使用20～60％的导电碳粉担载纳米铂。

在上述技术方案中，所述催化电极的面积为20平方厘米。