Las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC) utilizan fuentes de energía renovables (hidrógeno) para lograr cero emisiones, lo que las convierte en una nueva tecnología energética ecológica, limpia, eficiente y sostenible. Tienen amplias aplicaciones en industrias como la aeroespacial, la automotriz y la energética. La membrana de intercambio de protones (PEM) es uno de los componentes más importantes de una PEMFC. Con el desarrollo continuo de las pilas de combustible, los requisitos de rendimiento de los PEM han ido aumentando gradualmente. Según GB/T 20042.3-2022 "Pilas de combustible de membrana de intercambio de protones - Parte 3: Métodos de prueba para membranas de intercambio de protones", las pruebas requeridas para las PEM incluyen permeabilidad, propiedades de tracción, resistencia al pelado de 180°, espesor, conductividad de protones e intercambio iónico. capacidad. Este artículo se centra en las pruebas de permeabilidad de las membranas de intercambio de protones de pilas de combustible, presentando los métodos de prueba y los equipos relacionados.

Introducción: Las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC) son dispositivos de generación de energía que convierten la energía química del hidrógeno y el oxígeno directamente en energía eléctrica sin combustión, funcionando esencialmente como lo "inverso" de la electrólisis del agua. Una sola celda consta de un ánodo, un cátodo y una membrana de intercambio de protones. El ánodo es donde el combustible de hidrógeno se oxida, mientras que el cátodo es donde se reduce el oxidante. Ambos electrodos contienen catalizadores que aceleran las reacciones electroquímicas. La función de la membrana de intercambio de protones es conducir protones (Hâº) mientras separa el combustible en el ánodo del oxidante en el cátodo. La estructura polimérica de la membrana de intercambio de protones contiene varios grupos iónicos, lo que permite el paso solo de iones de hidrógeno (Hâº), mientras bloquea otros iones, gases y líquidos. Los PEMFC se caracterizan por una alta eficiencia de conversión de energía, generación de energía libre de contaminación, estructura simple, fácil mantenimiento y ausencia de contaminación.

Método de prueba de permeabilidad de la membrana de intercambio de protones: la permeabilidad se define como el volumen de gas que pasa a través de una unidad de área de la muestra por unidad de tiempo bajo una temperatura constante y una diferencia de presión unitaria, que se utiliza principalmente para evaluar el rendimiento de la permeabilidad del gas en la membrana de intercambio de protones. . Limitar estrictamente el umbral superior de permeabilidad de la membrana de intercambio de protones es crucial para evitar fugas excesivas a través de pequeñas perforaciones, garantizando así la seguridad contra riesgos de fuga térmica. La norma GB/T 20042.3-2022 especifica el uso del método de presión diferencial para probar la permeabilidad de las membranas de intercambio de protones. El método de presión diferencial no es selectivo con respecto al gas de prueba y tiene una excelente versatilidad para diferentes gases de prueba. Con los avances en la tecnología de los instrumentos de detección, la precisión del equipo y la repetibilidad de los datos de la prueba están bien aseguradas.

Instrumento de prueba: Nuestro probador de permeabilidad al gas N530 2.0 está diseñado y fabricado según el principio del método de presión diferencial. Durante el proceso de prueba, la muestra preparada se coloca entre las cámaras superior e inferior del instrumento, separando la cámara de alta presión de la cámara de baja presión. Una bomba de vacío evacua todo el sistema del circuito de gas, reduciendo la presión tanto en la cámara de alta como en la de baja presión por debajo de 10 Pa. Luego, se introduce un gas experimental a presión atmosférica en la cámara superior, creando una diferencia de presión constante entre las cámaras superior e inferior. Bajo la influencia del gradiente de presión, el gas atraviesa la muestra de prueba desde la cámara de alta presión hasta la cámara de baja presión. El instrumento calcula automáticamente la permeabilidad del gas, la tasa de transmisión de gas y otros parámetros de rendimiento de la barrera de la muestra al monitorear el cambio de presión en la cámara inferior.

El probador de permeabilidad al gas N530 2.0 está equipado con tres cámaras, cada una con su propio sensor independiente y unidad de control de temperatura, lo que permite realizar pruebas simultáneas de tres muestras idénticas o diferentes. Cada cámara funciona de forma independiente, con recopilación de datos independiente. El instrumento presenta operación completamente automática, prueba con un solo clic, evaluación automática y apagado automático, lo que garantiza una alta eficiencia de prueba. Emplea tecnología patentada de mantenimiento automático de la diferencia de presión para mantener automáticamente la diferencia de presión en toda la muestra (diferencia de presión ajustable) y está equipado con un sensor de presión de alta precisión con una resolución de 0,01 Pa, que ofrece una excelente estabilidad y una baja tasa de fallas. El probador utiliza una bomba de vacío importada con una presión máxima de 0,1 Pa, lo que proporciona una alta eficiencia de vacío y bajo nivel de ruido. Además, cuenta con un nuevo sistema de control de circuito de gas neumático con abrazaderas automáticas para bloquear la muestra con un solo toque, lo que garantiza comodidad, operación que ahorra mano de obra y un rendimiento de sellado superior.

El N530 2.0 puede medir la permeabilidad de gases como O2, CO2, N2 y H2. Guangzhou Biaoji ofrece servicios personalizados para satisfacer los diferentes requisitos de los clientes en cuanto a gases de prueba, presión, temperatura y seguridad

Resumen y perspectivas: Las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC) son dispositivos de generación de energía que convierten la energía química del combustible y los oxidantes directamente en energía eléctrica. El rendimiento de sus componentes clave afecta directamente a la estabilidad y fiabilidad de las pilas de combustible, desempeñando un papel decisivo en el rendimiento general de la pila de pilas de combustible. Por lo tanto, el uso de un probador de permeabilidad al gas a presión diferencial para medir la permeabilidad de las membranas de intercambio de protones es de gran importancia para controlar la calidad de las pilas de combustible y para la mejora y optimización de los procesos de fabricación.