一种测定质子交换膜燃料电池阳极体积的装置及使用方法
【专利摘要】本发明涉及一种测定质子交换膜燃料电池阳极体积的装置，该装置包括泵气机(1)、压力计(2)、待测燃料电池阳极(3)、阀门(4)、导管(5)、量杯(6)及水槽(8)，泵气机(1)通过导管(5)依次连接压力计(2)、待测燃料电池阳极(3)及阀门(4)，水槽(8)中盛有去离子水(7)，量杯(6)垂直倒置于水槽(8)中，调整量杯(6)浸没于去离子水(7)的垂直高度，使去离子水(7)完全充满量杯(6)，并将量杯(6)固定住，导管(5)的末端通过水槽(8)中的去离子水(7)伸入至量杯(6)中。与现有技术相比，采用本发明装置测定质子交换膜燃料电池阳极体积所得结果误差小，装置简单，操作方便，具有较好的实用性。
【专利说明】一种测定质子交换膜燃料电池阳极体积的装置及使用方法
【技术领域】
[0001]本发明属于燃料电池【技术领域】，涉及一种测定质子交换膜燃料电池阳极体积的装置及使用方法。
[0002]置景技术
[0003]燃料电池是将燃料的化学能直接转换成电能的装置。燃料电池具有效率高、无污染、重量轻等优点，被称为21世纪的绿色环保能源，极具发展潜力和应用前景。燃料电池的主要构成组件为:电极、电解质隔膜与集电器等。质子交换膜燃料电池(PEMFC)使用一种薄的聚合物作为电解质，可在低温工作，且具有较高的功率密度，所以在应用上很具吸引力。
[0004]燃料电池的电极是燃料发生氧化反应与还原剂发生还原反应的电化学反应场所，其性能的好坏关键在于触媒的性能、电极的材料与电极的制程等。电极分为阳极和阴极，厚度一般为200~500mm ;其结构与一般电池平板电极的不同之处在于燃料电池的电极为多孔结构。之所以设计成多孔结构的主要原因是燃料电池所使用的燃料及氧化剂大多为气体(例如氧气、氢气等)，而气体在电解质中的溶解度并不高，为了提高燃料电池的实际工作电流密度与降低极化作用，发展出多孔结构的电极，以增加参与氧化还原反应的电极表面积。目前，质子交换膜燃料电池阳极体积的测定在燃料电池的工作性能分析研究中具有重要意义。然而，质子交换膜燃料电池的阳极一般都设计成多孔结构，这无疑会增加准确测定电池阳极体积的难度。同时，现阶段针对质子交换膜燃料电池阳极体积测定的研究工作，鲜有文献报道。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种测定质子交换膜燃料电池阳极体积的装置及使用方法。
[0006]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0007]—种测定质子交换膜燃料电池阳极体积的装置，该装置包括泵气机、压力计、待测燃料电池阳极、阀门、导管、量杯及水槽，所述的泵气机通过导管依次连接压力计、待测燃料电池阳极及阀门，所述的水槽中盛有去离子水，所述的量杯垂直倒置于水槽中，调整量杯浸没于去离子水的垂直高度，使去离子水完全充满量杯，并将量杯固定住，所述的导管的末端通过水槽中的去离子水伸入至量杯中。
[0008]采用上述装置测定质子交换膜燃料电池阳极体积，具体步骤如下:
[0009]A.充气阶段:接通泵气机电源，通过泵气机向待测燃料电池阳极内注入空气5~1min,关闭电源，待压力计读数稳定后，记录读数为P1 ；
[0010]B.放气阶段:打开阀门，待测燃料电池阳极内空气经导管进入量杯中，待压力计读数稳定后，记录读数为P2，并分别标记量杯和水槽中去离子水的液面位置；
[0011]C.测量计算:根据步骤B中标记的去离子水(7)液面位置计算出量杯(6)内外液面的高度差为h，并测量计算出量杯(6)的横截面面积为S，根据公式P1V = p2(V+h.s)可得:[0012]
【权利要求】
1.一种测定质子交换膜燃料电池阳极体积的装置，其特征在于，该装置包括泵气机(I)、压力计(2)、待测燃料电池阳极(3)、阀门(4)、导管(5)、量杯(6)及水槽(8)，所述的泵气机(I)通过导管(5)依次连接压力计(2)、待测燃料电池阳极(3)及阀门(4)，所述的水槽(8)中盛有去离子水(7)，所述的量杯(6)倒置于水槽(8)中，所述的导管(5)的末端通过水槽(8)中的去离子水(7)伸入至量杯(6)中。
2.根据权利要求1所述的一种测定质子交换膜燃料电池阳极体积的装置，其特征在于，所述的量杯(6)垂直倒置于水槽(8)中，调整量杯(6)浸没于去离子水(7)的垂直高度，使去离子水(7)完全充满量杯(6)，并将量杯(6)固定住。
3.—种如权利要求1所述的测定质子交换膜燃料电池阳极体积装置的使用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: A.充气阶段:接通泵气机(I)电源，通过泵气机(I)向待测燃料电池阳极(3)内注入空气5~lOmin，关闭电源，待压力计(2)读数稳定后，记录读数P1 ； B.放气阶段:打开阀门(4)，待测燃料电池阳极(3)内空气经导管(5)进入量杯(6)中，待压力计(2)读数稳定后，记录读数为P2，并分别标记量杯(6)和水槽(8)中去离子水(7)的液面位置； C.测量计算:根据步骤B中标记的去离子水(7)液面位置计算出量杯(6)内外液面的高度差为h，并测量计算出量杯(6)的横截面面积为S，根据公式P1V = p2(V+h.s)可得:
【文档编号】G01F17/00GK104034384SQ201410228343
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月27日 优先权日:2014年5月27日
【发明者】陈凤祥, 陈兴, 刘士广, 章桐 申请人:同济大学