[发明专利]一种质子交换膜平面电导率测试的夹具和方法

说明书

本发明提供了一种质子交换膜平面电导率测试的夹具和方法。该夹具包括：第一夹具部和第二夹具部，第一夹具部和第二夹具部上设有紧固装置，紧固装置设置为用于将待测质子交换膜固定于第一夹具部和第二夹具部之间，第一夹具部设置有两个电极，测试电导率时电极与待测质子交换膜样品接触；第二夹具部设置有透气的固定件，透气的固定件经配置能够压紧待测质子交换膜样品。上述夹具由于设置了透气的固定件，使得夹具在夹紧待测质子交换膜的同时，便于吸收环境中的水分，提高测试准确性；同时，本申请的测试方法通过测量多层质子膜，增加了质子传导的通过性，从而间接测量单层质子膜的质子传输电阻，增加了质子交换膜离子电导率测试的准确性。

技术领域

本发明涉及质子交换膜电导率的测试领域，具体而言，涉及一种质子交换膜平面电导率测试的夹具和方法。

背景技术

平面质子电导率反映了质子交换膜在膜平面内质子迁移速率的大小，这一参数对于质子交换膜整体质子传导能力有借鉴作用。

GB/T 20042.3-2009，第五部分已有详细的电导率测试方法，采用如图4所示的夹具，具体测试步骤为：将膜样品4放入到聚砜绝缘框1上与镀金薄片5接触，拧紧螺杆2，将夹具通过镀金电极导线6与电化学阻抗测试仪连接，然后将电导率测量池置于温度为25℃土2℃，相对湿度为50％士5％的恒温恒湿环境中，膜样品通过平衡开放区3与测试环境接触，在频率范围为(1～2×10⁶)Hz、扰动电压10mV条件下用电化学阻抗测试仪测得样品的阻抗谱图。在测得的阻抗谱图中，从谱线的高频部分与实轴的交点读取样品的阻抗值R，然后计算出样品的质子传导率。

如需准确测量质子交换膜的质子传导率，在高频部分必须与电路图拟合度较高，等效电路图如图2所示，反应在阻抗图中为高频部分与实轴的交点值。

公开号为CN113267680A的中国专利申请公开了一种质子交换膜电导率测试仓及测试方法，该方案中对于厚度只有几微米的质子交换膜，以及一些复合型的质子交换膜，如中间加有增强层的增强型复合质子交换膜，其等效电路并非理想的电路元件，谱线的高频部分与实轴可能没有交点，无法求出准确的平面电阻。

对于常规法测量质子交换膜电阻，阻抗图谱中高频部分与实轴的交点值大小为质子交换膜的内部离子传导电阻+外部电子传导电阻。然而，对于厚度只有几微米的复合型的质子交换膜，由于测量过程中与夹具接触的问题，导致在铂电极和膜界面的电子和离子传导偏离图2的等效电路；或者是质子交换膜本身均一性的问题，导致质子交换膜内部的离子传导与图2的等效电路不一致，因此对于如何准确测量出其电导率需要其它新的方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种质子交换膜平面电导率测试的夹具和方法，以解决现有技术中难以准确测量质子交换膜平面电阻的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种质子交换膜平面电导率测试的夹，该夹具包括：第一夹具部和第二夹具部，第一夹具部和第二夹具部上设有紧固装置，紧固装置设置为用于将待测质子交换膜固定于第一夹具部和第二夹具部之间，第一夹具部设置有两个电极，测试电导率时电极与待测质子交换膜样品接触；第二夹具部设置有透气的固定件，透气的固定件经配置能够压紧待测质子交换膜样品。

进一步地，第一夹具部设置有第一夹具部外边框，第二夹具部设置有第二夹具部外边框，紧固装置设置于第一夹具部外边框和第二夹具部外边框上；第一夹具部外边框的两侧各设置一个电极，优选电极为铂片电极，第一夹具部两电极间的距离为1～5cm，更优选为2～4cm。

进一步地，透气的固定件位于第二夹具部外边框内部两端，与电极位置相对；优选透气的固定件的材质为非疏水材料，更优选透气的固定件的材质选自非导电硬质工程塑料，优选透气的固定件为网格状。

进一步地，紧固装置包括设置于第一夹具部外边框和/或第二夹具部外边框上的螺孔和配套螺栓。