GB/T 20042.7-2014 质子交换膜燃料电池 第7部分：炭纸特性测试方法

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口目

中华人民共和国国彖标准

GB/T20042.7—2014

质子交换膜燃料电池

第7部分:炭纸特性测试方法

Protonexchangemembranefuelcells—

Part7:Testmethodofcarbonpaperproperties

2014-12-05发布2015-07-01实施

GB/T20042.7—2014

目次

前言m

i范围1

2规范性引用文件1

3术语、定义和符号1

4测试准备4

5测试仪器和器具5

6厚度均匀性测试5

7电阻测试6

8机械强度测试7

9透气率测试9

10孔隙率测试11

11表观密度测试11

12面密度测试12

13粗糙度测量12

14测试报告13

附录A（资料性附录）测试准备14

附录B（资料性附录）试验报告15

附录C（资料性附录）导热系数测试17

附录D（资料性附录）两个铜电极本体电阻、炭纸与电极间接触电阻总和测试20

参考文献21

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GB/T20042.7—2014

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GB/T20042《质子交换膜燃料电池》分以下部分：

——第1部分：术语；

——第2部分：电池堆通用技术条件；

——第3部分：质子交换膜测试方法；

——第4部分：电催化剂测试方法；

第5部分：膜电极测试方法；

——第6部分：双极板特性测试方法；

——第7部分：炭纸特性测试方法。

本部分为GB/T20042的第7部分。

本部分按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。

本部分由中国电器工业协会提出。

本部分由全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会(SAC/TC342)归口。

本部分负责起草单位：中国科学院大连化学物理研究所、机械丁业北京电T技术经济研究所、新源

动力股份有限公司、武汉邮电科学研究院、清华大学、武汉理T新能源有限公司、武汉理工大学、宁波拜

特测控技术有限公司、南京大学昆山创新研究院、同济大学。

本部分主要起草人:钟和香、陈晨、张华民、侯中军、齐志刚、邱艳玲、李霞、裴普成、宛朝晖、李赏、

黄平、顾军、侯永平、王美日、衣宝廉。

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GB/T20042.7—2014

质子交换膜燃料电池

第7部分:炭纸特性测试方法

1范围

GB/T20042的本部分给出了质子交换膜燃料电池炭纸特性测试方法的术语和定义、厚度均匀性

测试、电阻测试、机械强度测试、透气率测试、孔隙率测试、表观密度测试、面密度测试、粗糙度测试和

试报告。

本部分适用于质子交换膜燃料电池用各种类型的炭纸。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T1040.3—2006塑料拉伸性能的测定第3部分:薄膜和薄片的试验条件

GB/T13465.2—2002不透性石墨材料抗弯强度试验方法

GB/T20042.1—2005质子交换膜燃料电池术语

GB/T28816—2012燃料电池术语

3术语、定义和符号

3.1术语和定义

GB/T20042.1—2005及GB/T28816—2012界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1.1

垂直方向电阻率through-planeresistivity

炭纸厚度方向的电阻率，单位为毫欧厘米（mQ•cm）0

3.1.2

平面方向电阻率in-planeresistivity

炭纸平面方向的电阻率，单位为毫欧厘米（mQ•cm）0

3.1.3

透气率gaspermeability

在恒定温度下，单位压差、单位时间气体透过单位厚度、单位面积样品上的气体体积,单位为毫升毫

米每平方厘米小时毫米汞柱［m•mm/（cm2•h•mmHg）］o

3.1.4

孔隙率porosity

炭纸孔隙体积占其总体积的百分率。

3.1.5

面密度areadensity

炭纸质量与表观面积的比值，单位为克每平方厘米（g/cm2）0

1

GB/T20042.7—2014

注：炭纸的表观面积为其表观长度与宽度的积。

3.1.6

表观密度buldensity

炭纸质量与表观体积的比值，单位为克每立方厘米（g/cn?）。

注：炭纸的表观体积为其平均厚度与表观面积的乘积。

3.1.7

表面粗糙度surfaceroughness

炭纸表面微小峰谷的微观不平度。通常用一个取样长度内，轮廓上各点到轮廓中线X绝对值

的算术平均值（轮廓的算术平均偏差Ra）或用最大轮廓峰高与最大轮廓谷深之和（轮廓的最大高度R=）

来表示，单位为微米（ptm）。

注：轮廓的中线（见图1的X）包括轮廓的算术平均中线和轮廓的最小二乘中线两种。轮廓的算术平均中线是在取

样长度范围内，将实际轮廓划分上、下两部分,且使上下面积相等的直线。轮廓的最小二乘中线是在取样长度

内，使轮廓上各点至一条该线的距离平方利为最小。

图1轮廓的中线及Ra示意图

3.1.8

导热系数thermalconductivity

单位温度差、单位面积、单位时间内通过单位厚度炭纸的热量，单位为瓦每米开［W/（m•K）］。

注：导热系数的测试见附录C。

3.2符号

本部分中使用的符号、定义与单位见表1。

表1符号、定义与单位

符号定义单位

常用参数

n测量数据点数

M样品的质量g

L＜：p样品的长度cm

样品的宽度mm

厚度均匀性

~d在一定压强下的样品平均厚度mm

d,在一定压强下，某一点样品的厚度测量值mm

(7在一定压强下，样品的厚度标准偏差mm

8离散系数,反映单位均值上的离散程度

2

GB/T20042.7—2014

表1（续）

符号定义单位

电阻

P'\n样品平面方向的电阻率mQ•cm

Q不同部位电阻率测量值•cm

G样品厚度校正系数

D样品形状校正系数

O样品垂直方向的电阻率mQ•cm

仪器的测量值，即样品垂直方向电阻、铜电极本体电阻和两个样品与电极间的接触电

R”mfl

阻的总和

两个铜电极本体电阻、样品与两个电极间的接触电阻总利mQ・cm2

2

s样品与两个电极之间的接触面积cm

机械强度

Ts样品的拉伸强度MPa

F1;样品断开时记录的负荷N

Tv.抗弯强度MPa

F弯曲断裂负荷值N

L支座跨距mm

7一定压力下样品的压缩率%

dpi一定压力下的厚度mm

do样品的初始厚度，即压力接近零时的厚度mm

透气率

mb■mm/

Vpf样品的透气率

(cm2•h■mmHg)

Vs在压差P.-P.下气体通过样品的体积流速mL/min

久测试样品时，微量压差计示数Pa

po空白样品的微量压差计示数Pa

孔隙率

£样品的孔隙率%

QCF炭纤维的密度g/cm3

密度

po密度g/cm3

面密度g/cm2

粗糙度

Ra轮廓算术平均備差ym

|y,l轮廓上各点到轮廓中线纵坐标绝对值ptm

3

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表1(续)

符号定义单位

轮廓曲线上选取的数据点

瓦平均轮廓算术平均偏差

小选取的取样长度的个数

Rz轮廓的最大高度，即最大轮廓峰高和最大轮廓谷深之和ym

Rp最大轮廓峰高，轮廓最高点到中线的距离最大值ym

Rc最大轮廓谷深，轮廓最低点到中线的距离最大值ym

克平均轮廓的最大高度