一種測(cè)定質(zhì)子交換膜燃料電池陽(yáng)極體積的裝置及使用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種測(cè)定質(zhì)子交換膜燃料電池陽(yáng)極體積的裝置，該裝置包括泵氣機(jī)(1)、壓力計(jì)(2)、待測(cè)燃料電池陽(yáng)極(3)、閥門(4)、導(dǎo)管(5)、量杯(6)及水槽(8)，泵氣機(jī)(1)通過(guò)導(dǎo)管(5)依次連接壓力計(jì)(2)、待測(cè)燃料電池陽(yáng)極(3)及閥門(4)，水槽(8)中盛有去離子水(7)，量杯(6)垂直倒置于水槽(8)中，調(diào)整量杯(6)浸沒(méi)于去離子水(7)的垂直高度，使去離子水(7)完全充滿量杯(6)，并將量杯(6)固定住，導(dǎo)管(5)的末端通過(guò)水槽(8)中的去離子水(7)伸入至量杯(6)中。與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明裝置測(cè)定質(zhì)子交換膜燃料電池陽(yáng)極體積所得結(jié)果誤差小，裝置簡(jiǎn)單，操作方便，具有較好的實(shí)用性。
【專利說(shuō)明】一種測(cè)定質(zhì)子交換膜燃料電池陽(yáng)極體積的裝置及使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于燃料電池【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種測(cè)定質(zhì)子交換膜燃料電池陽(yáng)極體積的裝置及使用方法。
[0002]置景技術(shù)
[0003]燃料電池是將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置。燃料電池具有效率高、無(wú)污染、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，被稱為21世紀(jì)的綠色環(huán)保能源，極具發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。燃料電池的主要構(gòu)成組件為:電極、電解質(zhì)隔膜與集電器等。質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)使用一種薄的聚合物作為電解質(zhì)，可在低溫工作，且具有較高的功率密度，所以在應(yīng)用上很具吸引力。
[0004]燃料電池的電極是燃料發(fā)生氧化反應(yīng)與還原劑發(fā)生還原反應(yīng)的電化學(xué)反應(yīng)場(chǎng)所，其性能的好壞關(guān)鍵在于觸媒的性能、電極的材料與電極的制程等。電極分為陽(yáng)極和陰極，厚度一般為200~500mm ;其結(jié)構(gòu)與一般電池平板電極的不同之處在于燃料電池的電極為多孔結(jié)構(gòu)。之所以設(shè)計(jì)成多孔結(jié)構(gòu)的主要原因是燃料電池所使用的燃料及氧化劑大多為氣體(例如氧氣、氫氣等)，而氣體在電解質(zhì)中的溶解度并不高，為了提高燃料電池的實(shí)際工作電流密度與降低極化作用，發(fā)展出多孔結(jié)構(gòu)的電極，以增加參與氧化還原反應(yīng)的電極表面積。目前，質(zhì)子交換膜燃料電池陽(yáng)極體積的測(cè)定在燃料電池的工作性能分析研究中具有重要意義。然而，質(zhì)子交換膜燃料電池的陽(yáng)極一般都設(shè)計(jì)成多孔結(jié)構(gòu)，這無(wú)疑會(huì)增加準(zhǔn)確測(cè)定電池陽(yáng)極體積的難度。同時(shí)，現(xiàn)階段針對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電池陽(yáng)極體積測(cè)定的研究工作，鮮有文獻(xiàn)報(bào)道。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種測(cè)定質(zhì)子交換膜燃料電池陽(yáng)極體積的裝置及使用方法。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0007]—種測(cè)定質(zhì)子交換膜燃料電池陽(yáng)極體積的裝置，該裝置包括泵氣機(jī)、壓力計(jì)、待測(cè)燃料電池陽(yáng)極、閥門、導(dǎo)管、量杯及水槽，所述的泵氣機(jī)通過(guò)導(dǎo)管依次連接壓力計(jì)、待測(cè)燃料電池陽(yáng)極及閥門，所述的水槽中盛有去離子水，所述的量杯垂直倒置于水槽中，調(diào)整量杯浸沒(méi)于去離子水的垂直高度，使去離子水完全充滿量杯，并將量杯固定住，所述的導(dǎo)管的末端通過(guò)水槽中的去離子水伸入至量杯中。
[0008]采用上述裝置測(cè)定質(zhì)子交換膜燃料電池陽(yáng)極體積，具體步驟如下:
[0009]A.充氣階段:接通泵氣機(jī)電源，通過(guò)泵氣機(jī)向待測(cè)燃料電池陽(yáng)極內(nèi)注入空氣5~1min,關(guān)閉電源，待壓力計(jì)讀數(shù)穩(wěn)定后，記錄讀數(shù)為P1 ；
[0010]B.放氣階段:打開閥門，待測(cè)燃料電池陽(yáng)極內(nèi)空氣經(jīng)導(dǎo)管進(jìn)入量杯中，待壓力計(jì)讀數(shù)穩(wěn)定后，記錄讀數(shù)為P2，并分別標(biāo)記量杯和水槽中去離子水的液面位置；
[0011]C.測(cè)量計(jì)算:根據(jù)步驟B中標(biāo)記的去離子水(7)液面位置計(jì)算出量杯(6)內(nèi)外液面的高度差為h，并測(cè)量計(jì)算出量杯(6)的橫截面面積為S，根據(jù)公式P1V = p2(V+h.s)可得:[0012]
【權(quán)利要求】
1.一種測(cè)定質(zhì)子交換膜燃料電池陽(yáng)極體積的裝置，其特征在于，該裝置包括泵氣機(jī)(I)、壓力計(jì)(2)、待測(cè)燃料電池陽(yáng)極(3)、閥門(4)、導(dǎo)管(5)、量杯(6)及水槽(8)，所述的泵氣機(jī)(I)通過(guò)導(dǎo)管(5)依次連接壓力計(jì)(2)、待測(cè)燃料電池陽(yáng)極(3)及閥門(4)，所述的水槽(8)中盛有去離子水(7)，所述的量杯(6)倒置于水槽(8)中，所述的導(dǎo)管(5)的末端通過(guò)水槽(8)中的去離子水(7)伸入至量杯(6)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)定質(zhì)子交換膜燃料電池陽(yáng)極體積的裝置，其特征在于，所述的量杯(6)垂直倒置于水槽(8)中，調(diào)整量杯(6)浸沒(méi)于去離子水(7)的垂直高度，使去離子水(7)完全充滿量杯(6)，并將量杯(6)固定住。
3.—種如權(quán)利要求1所述的測(cè)定質(zhì)子交換膜燃料電池陽(yáng)極體積裝置的使用方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: A.充氣階段:接通泵氣機(jī)(I)電源，通過(guò)泵氣機(jī)(I)向待測(cè)燃料電池陽(yáng)極(3)內(nèi)注入空氣5~lOmin，關(guān)閉電源，待壓力計(jì)(2)讀數(shù)穩(wěn)定后，記錄讀數(shù)P1 ； B.放氣階段:打開閥門(4)，待測(cè)燃料電池陽(yáng)極(3)內(nèi)空氣經(jīng)導(dǎo)管(5)進(jìn)入量杯(6)中，待壓力計(jì)(2)讀數(shù)穩(wěn)定后，記錄讀數(shù)為P2，并分別標(biāo)記量杯(6)和水槽(8)中去離子水(7)的液面位置； C.測(cè)量計(jì)算:根據(jù)步驟B中標(biāo)記的去離子水(7)液面位置計(jì)算出量杯(6)內(nèi)外液面的高度差為h，并測(cè)量計(jì)算出量杯(6)的橫截面面積為S，根據(jù)公式P1V = p2(V+h.s)可得:
【文檔編號(hào)】G01F17/00GK104034384SQ201410228343
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】陳鳳祥, 陳興, 劉士廣, 章桐 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)
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