质子交换膜拉伸测试：仪器和应用方法解析

时间：2023-12-02

质子交换膜燃料电池作为一种清洁的能源技术，以其低工作温度、启动、高比功率、简单结构和便捷操作等优势成为电动汽车和固定发电站等领域的能源方案。在质子交换膜燃料电池内部，质子交换膜扮演着关键的角色，为质子的迁移和输送提供通道，使电子在阳和阴之间形成闭合回路，向外界提供稳定的电流。

质子交换膜的厚度仅为18-50微米，是一种薄的膜片，同时也是电活性物质（催化剂）的基底。其物理性能对整个燃料电池的性能和寿命都有着重要的影响。为了评估质子交换膜的机械性能，符合“GB/T 20042.3-2022”标准的拉伸与剥离测试被引入。

本文科准测控小编将按照该标准要求，介绍质子交换膜的拉伸测试，探讨其关键的力学性能参数，如杨氏模量和抗拉强度，以深入了解其在燃料电池中的表现。

一、测试内容

1、杨氏模量（衡量材料在受力时的弹性变形程度)

了解其在负载和变形条件下的应变响应

2、抗拉强度（衡量材料在拉伸加载下的大承载能力)

了解其在外部受力下的抵抗破坏性能

二、测试原理

质子交换膜拉伸测试通过施加逐渐增大的拉伸力，使用拉伸试验机测量其应力-应变曲线，旨在评估其在外力下的杨氏模量和抗拉强度，揭示质子交换膜在力学性能方面的行为。

三、测试标准

《GB/T 1040.3-2006塑料拉伸性能的测定3部分:薄膜和薄片的试验条件》

《GB/T20042.3-2022质子交换膜燃料电池3部分:质子交换膜测试方法》

四、测试仪器

1、电子试验机

2、1 kN气动夹具(斜纹夹面或贴胶铝夹面)

3、试验条件

试验温度：室温20°C左右

载荷传感器：10kN (0.5 级)

试验夹具：1 kN气动夹具

试验速率：200 mm/min

五、测试流程

1、设备准备：确保电子试验机和1kN气动夹具已经准备就绪，夹具采用斜纹夹面，并设置气压为0.5 MPa。

2、样品准备：切割质子交换膜试样，其尺寸为长200 mm、宽25 mm、厚度0.064 mm，标距为70 mm。在MD和TD方向各选取5根试样。

3、夹具安装：使用1kN气动夹具，采用斜纹夹块将质子交换膜试样夹持，确保夹具稳固。

4、试验条件设置：将试验温度设定为室温20°C左右，选择10kN（0.5级）载荷传感器，设定试验速率为200 mm/min。

5、开始试验：使用电子试验机进行拉伸试验，以标距70 mm为基准，以200 mm/min的横梁位移速度进行断裂试验。记录试验过程中的拉伸力和试样的伸长变形。

6、数据采集：实时记录试验过程中的拉伸力和试样伸长的数据，以建立应力-应变曲线。

7、结果分析：根据试验数据计算质子交换膜试样的杨氏模量和抗拉强度，分析其在受力下的弹性特性和大承载能力。

8、实验结束：完成试验后，进行数据整理和分析，得出测试，并根据需要进行进一步的实验或调整测试条件。

以上就是小编介绍的质子交换膜拉伸测试的内容了，希望可以给大家带来帮助！如果您还想了解多关于质子交换膜使用方法、处理方法、作用原理，电子试验机使用方法和用途和等问题，欢迎您关注我们，也可以给我们私信和留言，科准测控技术团队为您解答！

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