氫燃料電池,，是質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）的一種類型,，是用質(zhì)子交換膜將陽極氫氣和陰極氧氣的化學能通過電化學反應，轉(zhuǎn)化為電能,、熱能和其他反應產(chǎn)物的發(fā)電裝置,，具有效率高、環(huán)境友好的特點,。

　　炭紙,，是氫燃料電池膜電極氣體擴散層的常用材料，承擔著支撐催化劑層,，傳遞氫氣,、氧氣以及反應產(chǎn)物的重任。要求材料：1,、具有適宜的孔隙分布以利于反應氣體的傳導,；2、具有良好的強度以支撐催化層,；3,、具有合適的厚度，以實現(xiàn)強透氣,、強支撐和低成本三方面兼顧,。

1、透氣性

　　在適宜的孔隙率和孔分布情況下,，炭紙應具有良好的透氣性,。但由于技術(shù)與工藝的差異，目前炭紙透氣性并沒有統(tǒng)一的指標要求,，故目前大多企業(yè)參考《GB/T 20042.7-2014 質(zhì)子交換膜燃料電池 第7部分：炭紙?zhí)匦詼y試方法》,，對炭紙材料的透氣性進行自我評估。

　　測試方面,，將炭紙樣品密封裝夾在透氣度儀的測試腔內(nèi),，使兩側(cè)形成密閉的氣室，流入氣體,，使樣品兩側(cè)保持一定的壓力差,，軟件自動測定在壓力差作用下透過樣品的氣體體積流速，通過計算獲得炭紙樣品的透氣率。

　　根據(jù)測試經(jīng)驗,，炭紙的透氣量一般較高,，故應選擇適合量程的儀器。Labthink TQD-G1A透氣度測試儀,，氣體體積流速測量范圍為0～30L/min,，能滿足一般炭紙的透氣性能測定,。對于高透氣性的炭紙材料,，支持定制更寬測量范圍的儀器。透氣度測試儀的壓力差設定范圍為0～1000Pa,便于用戶靈活調(diào)整壓差設定,，從而獲得更加精準的透氣率值,。儀器內(nèi)置了高精度電子氣流、氣壓傳感器,，便于精準控制與監(jiān)測測試過程中氣流量和壓力變化,。

2、拉伸強度

　　炭紙必須具有適當?shù)臋C械強度,，使其能夠獨立支撐催化劑層,，從而穩(wěn)定整個電極結(jié)構(gòu)。因此在新型炭紙的機械性能改善研究,，以及在提升炭紙的導電率,、孔隙率、疏水性等關(guān)鍵指標的性能的同時,，需時刻關(guān)注拉伸強度等性能數(shù)值的變化,。

　　根據(jù)《GB/T 20042.7-2014 質(zhì)子交換膜燃料電池 第7部分：炭紙?zhí)匦詼y試方法》的規(guī)定，將炭紙裁取長條型試樣,，置于智能電子拉力機兩夾具中,，上、下夾具的中心線應與試樣受力的方向平行,，且在受力過程中保持試樣在同一平面,。以10mm/min~100mm/min范圍內(nèi)的速度拉伸。樣品斷裂后,，儀器自動計算樣品的拉伸強度值,。如有需要，樣品按縱向和橫向分別取樣測試,，以了解炭紙不同方向上的拉伸強度差異,。

3、厚度均勻性

　　以炭紙為主要材料構(gòu)成的氣體擴散層,，厚度越薄越有利于傳導氣體,、減小電阻，但考慮到對催化劑層支撐的強度要求，故應根據(jù)不同的應用環(huán)境需要設計不同的厚度,，并確保炭紙具有良好的厚度均勻性,。

　　根據(jù)GB/T 20042.3-2022規(guī)定，厚度均勻性測試應選用具有代表性的,、無折皺,、缺陷、破損的樣品制備為有效面積至少100cm2的樣品,。在標準實驗室環(huán)境（23℃,，50%RH）中，利用接觸式測厚儀測試多個均勻分布點位的厚度值,，確保每個25cm2樣品不少于9個測試點,。連續(xù)測試3片樣品，自動測得炭紙的平均厚度值,，由此計算厚度標準偏差,、厚度離散系數(shù)等值。測試過程中,，測厚儀的測量頭與樣品接觸要保持一定的壓強,，一般推薦5 N/cm2。

　　當前,，Labthink已與新能源行業(yè)眾多企事業(yè)單位以及科研院校攜手,，積極發(fā)揮在儀器研發(fā)制造和測試領域的經(jīng)驗優(yōu)勢，聚焦燃料電池產(chǎn)業(yè),，開展深入合作,，共同推進新能源行業(yè)的快速創(chuàng)新發(fā)展。