质子交换膜燃料电池 第3部分:质子交换膜测试方法 - 离子交换当量测试

GB/T 20042.3-2009 质子交换膜燃料电池 第3部分: 质子交换膜测试方法

范围
GB/T 20042 的本部分规定了质子交换膜燃料电池用质子交换膜测试方法的术语和定义、厚度均匀性测试、质子传导率测试、离子交换当量测试、透气率测试、拉伸性能测试、带胀率测试和吸水率测试等。
本部分适用于各种类型的质子交换膜。

术语和定义
GB/T 20042.1 确立的以及下列术语和定义适用于本部分。
质子传导率  proton conductivity
膜传导质子的能力，是电阻率的倒数，用S/cm来表示。
注: 是衡量膜的质子导通能力的一项电化学指标，它反映了质子在膜内迁移速度的大小。
离子交换当量(EW)  equivalent weight (EW)
每摩尔离子基团所含干膜的质量，单位为g/mol。
注: 它与表示离子交换能力大小的离子交换容量lEC(lon Exchange Capacity)成倒数关系，体现了质子交换膜内的酸浓度。
拉伸强度  tensile strength
在给定温度、湿度和拉伸速度下，在标准膜试样上施加拉伸力，试样断裂前所承受的最大拉伸力与膜厚度及宽度的比值，单位为MPa。
吸水率  water uptake
在给定温度和湿度下单位质量干膜的吸水量，单位为质量百分比(wt%)。
溶胀率  swelling rate
在给定温度和湿度下相对于干膜在横向、纵向和厚度方向的尺寸变化，单位为%。

离子交换当量(EW)测试

仪器与设备
分析天平: 精度为0.1mg。
自动电位滴定仪: pH值精度不低于0.1。

样品准备
取质量不低于0.5g的样品，剪碎后将其置于真空度为0.1MPa、温度为80°C的真空烘箱内干燥8h。

测试方法
从烘箱中取出后，迅速用分析天平称量于膜的质量W。
将样品放入密封的、装有饱和氯化钠溶液的试剂瓶中搅拌24h。
用一定浓度(C_NaOH)的NaOH溶液利用自动电位滴定仪滴定至中性，记录消耗的NaOH溶液的体积V_NaOH。

数据处理
根据公式(5)计算出膜的EW值:

式中:
EW一一膜的离子交换当量，单位为克每摩尔(g/mol)；
W一一干质子交换膜的质量，单位为克(g)；
V_NaOH一一NaOH溶液的体积，单位为升(L)；
C_NaOH一一NaOH溶液的摩尔浓度，单位为摩尔每升(mol/L)。
取3个样品为一组，计算出平均值作为试验结果。


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