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应用故事 | 燃料电池气体扩散层材料—碳纸的导热性能测试

更新时间：2023-04-14 点击次数：1144

质子互换膜注意染料蓄电池板(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)用作一种生活兴盛的环境室温注意染料蓄电池板，有使用率高、的工作室温低、0排放物等优点有哪些，是复合型生态能源系统的注意发展趋势方向盘之五。PEMFC的重点组件是膜电极材料(Membrane Electrode Assembly, MEA)，EMA由俩层气味外扩散层(Gas Diffusion Layer,GDL)、俩层促使层和上质子对调膜结构。

PEMFC燃剂锂電池的的反馈原因下图1如下。PEMFC单锂電池由EMA（阳极、阴离子和质子交互膜）和双平行板电容器组成了。阳设计方案氢燃剂的发生钝化的活动场地，阴离子为钝化展现的活动场地，两极都含带促进探针化学上的反馈的催化症状腐蚀症状腐蚀的剂，普遍利用铂/炭或铂/钌为电催化症状腐蚀症状腐蚀的剂，质子交互膜为电解法质，氢或油烟净化器重整气为燃剂，气或纯氧为钝化剂，有其他气味分子运动工作区的石墨或外壁改善的金屬板为双平行板电容器。兼有相应温度和压力差的氡气和o2对应步入阳极和阴离子，经其他气味传播层（该图为碳纸）发往催化症状腐蚀症状腐蚀的剂层和质子交互膜的网页，对应在催化症状腐蚀症状腐蚀的剂的使用下的发生钝化和展现反馈。

在阳极，O2发现电普通机械发应提取氢化合物和网上，这之中氢化合物进行质子交互膜牵张反射到负极（质子交互膜的*状态使其只合法氢化合物进行），网上进行外用电线路做到负极，在负极氢化合物、网上和O2发应提取水。提取的水以水水蒸汽或冷凝剂水的行式随一部分的O2从负极出口量排掉。

图1 燃油容量电池组（涵盖膜电极材料和双极片）单容量电池组示图图

气态向外扩散层最靠近膜参比电极片的两端，是助燃剂电瓶的重要的模块之五，其功效包含斜撑质子传递膜、涂挂崔化剂、相连膜参比电极片与双平行板电容器等。GDL原料在特性上需具备下面的几个方面：1、因GDL处在双电极与触媒层两者，电无机化学反应迟钝时，直流电规格很高，有着高电灼伤性，因GDL的材料需要满足抗灼伤性；2、 GDL相关原料担任氢气/氢气可能甲醇/空气质量对外扩散至触媒层响应的媒体，须得为多孔性透气性好相关原料；3、 GDL的资料串演电流量减压反射器，不得不为高导电的的资料；4、手机电池生理影响时为热传递生理影响，GDL食材应该为高导电食材，直接蒸发器，制止因局部性发烫引发的质子互换膜状态；5、 GDL文件应满足高疏水溶性，规避电瓶表现生产的水对触媒层引发破裂。

碳钎维纸（统称碳纸）由短切碳钎维为加工开发原村料加工开发而成，在微观经济上更具钎维多孔的设备构造，而以的气味及水的牵张反射制定管用工作区。一并，碳纸更具重量轻、表面能铺布、耐腐蚀性不锈钢、孔隙率率透亮等优缺点。对此，更具高韧度的碳纸而以PEMFC手机电池组的进行安装和应用带去得到保障，有平衡探针片的设备构造，提高自己手机电池组的年限。加上有碳纸加工开发新工艺心智成熟、安全性能平衡，对此，碳纸已成为膜探针片中的气味扩撒层村料的流行考虑。碳纸是的气味扩撒层的膜探针片就像文中1所显示。基于碳纸光催化原理全过程中发生钎维顺序排列趋向，对此碳纸使用价值更具基本异形。

本着导电效能是GDL原料的至关重要公式之四，对此文章用九游总代理闪光灯法导电仪LFA 467对某碳纸合格品的导电数值参与了测式。本测式中选择LFA467都测式碳纸合格品的水平面和径直领域的热吸附数值，选择DSC测式碳纸合格品的比热。用将合格品的热吸附数值、比热、黏度三者之间相乘，得见合格品的导电数值。

图2 碳纸合格品拍照

图3 In-Plane样件支吊架

表1是该碳纸原辅料（图2）的品质方法方法的传热性公式检查导致。该检查利用的固定架为In-plane固定架（图3），不错选择于检查高传热性bopp薄膜的材料的品质方法方法的热分散公式。确知该原辅料在25ºC和100ºC时，的品质方法方法的热分散公式主要为58.610 mm2/s、50.122 mm2/s，传热性公式主要为20.568 W/(m*K)、21.794 W/(m*K)。图4为检查的温度升高的身材线性美，不错判断检查的身材线性美（紫色）和线性曲线拟合的身材线性美（黄色）的线性曲线拟合治疗效果更好。

表1 碳纸印刷品平行方位的导电标准值最后

图4 碳纸样件级别导向各种测试的表面温度拟合曲线

表2是该碳纸合格品垂线朝向的传热性标准值各种测量结论。该各种测量在使用的托架为胶片合格品托架（图5），快速可用于各种测量胶片合格品垂线朝向的热传播标准值。由结论确知，该合格品在25ºC和100ºC时，垂线朝向的热传播标准值依次为7.902 mm2/s、6.382 mm2/s，传热性标准值依次为2.773 W/(m*K)、2.775 W/(m*K)。合格品平均水平朝向的传热性标准值很深的超过垂线朝向，具备很深的的各个情人。因合格品为弹性纤维多孔构造，垂线朝向各种测量时存在着必定因素的透光，由此结论计算方式时，应用明亮模型工具。

表2 碳纸检样重直目标方向的导电比率最后

图5 专业于透气膜机的薄厚走向传热检测的透气膜备样角架

在质子置换膜助燃剂电池组中，废气分散层为膜电极片食材的极为必要包含的部分，其利润基本占领膜电极片食材利润的20-25%。产业了解估计到2021年，各国废气分散层食材专业市场产值将达33.4亿人民币。碳纸为废气分散层的食材，在当今世界的产业發展行业前景二十五分广大。热传导常数是碳纸的极为必要招生指标之1。顺利通过九游总代理的闪射法热传导仪LFA467举例In-plane电气三角架和胶片电气三角架，就能够精确、更便捷地测验碳纸样品英文技术和垂直线目标方向的热传导耐热性。

作者

李金艳

九游总代理仪器设备单位操作工作室