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該國標中對雙極板的性能表征提出了12個參數(shù)(詳細區(qū)分材料和零部件的表征差異),分別為:
一、雙極板材料基體致密性。
表征的輸出方式是測試不同壓力差(△P)下的透氣率,最終繪制出(△P)與透氣率的關系曲線,其中透氣率為雙極板材料的單位時間、單位面積的氣體透過率、單位為立方厘米每平方厘米每秒(cm)3 /c㎡?s。主要用于說明極板材料在可能的壓力工作情況下可能發(fā)生的氣體泄漏情況。概念與第6項一致,但表征意義與第6項不同,僅限于極板中選擇的材料。
二、正極板材料的抗彎強度。
單位是表示材料彎曲和不斷裂極限參數(shù)的MPa。主要考慮雙極板在組裝時和后續(xù)工作情況下是否會因面臨的壓力而損壞等情況。
三、雙極板材料密度。
單位:g/cm3。這沒什么特別的。是與材料質(zhì)量相關的基本表征參數(shù)。這里引入該表征的意義在于為最終電反應堆或系統(tǒng)的質(zhì)量功率密度服務。
四、雙極板材料電阻。
這里實際上有兩個表征參數(shù),一個是體電阻率,單位:單位是毫米(m·cm);另一個是接觸電阻,單位:毫升(mo)。表示材料的導電性和材料與炭紙的接觸電阻。
五、雙極板材料腐蝕電流密度。
單位:每微安平方厘米(pA/c平方米);非常非常重要的參數(shù),用于表征極板材料的抗腐蝕能力,結(jié)合昨天石墨板和金屬涂層的工藝來理解,有涂層的產(chǎn)品該如何表征?
六、雙極板零件機體致密性。
這是結(jié)合第一種材料的氣體致密性來理解的,算出的表征圖表與第一項一致,只是側(cè)重于表征雙極板這一產(chǎn)品的性能。
七、雙極板電阻降(壓力降)。
單位是兆帕(MPa),表示△P。最終需要輸出不同流速下的△P曲線。值得注意的是,燃料鋼(一般指氫)和氧化煉鋼(一般指氧)各自不同的流速下壓降曲線,這是堆后控制背壓的基本計算依據(jù),這一性能取決于昨天內(nèi)容中提到的油藏設計和極板表面處理效果。
八、正極板面積利用率。
這個參數(shù)也可以比較好地理解為極板電場局部面積與極板面積之比,是無量綱的。這個參數(shù)對于計算或管理組堆后的功率密度很有用。其中,極板面積、電流密度、單電池功率密度之間的關系我們以前在文中描述過。這里不再說明了。
九、正極板零件厚度的均勻性。
為了實現(xiàn)無量綱的相對厚度偏差,主要測量正極板等部分的厚度均勻性,溝槽部分的不在考慮范圍內(nèi),這個值會影響接觸電阻及氣體分布均勻性等,會導致氣體短路等缺陷,這個參數(shù)也很重要。
十、正極板零件的平面圖。
零件的最高“伸出項”值與最深“凹”值之差,正極板的最大值與最小值之差,單位為微米(μm)。同樣,厚度的均勻性一樣,只關注零件的背部,不關注凹槽部分。但表征的含義和厚度的均勻性比較不同。表面度不好除了對厚度均勻性有相似的影響外,還影響組堆后的氣密性、組堆鎖定后的雙極板應力不均勻等潛在問題。
十一、雙極板零件的重量。
這里使用了重量比的概念,即每克平方厘米,單位為(g/c平方米);該參數(shù)用于成組堆設計,作為計算質(zhì)量功率密度的基本依據(jù)。
十二、雙極板零件電阻。
雖然類似,但與第4項的材料接觸電阻概念有所區(qū)別。區(qū)別在于,該參數(shù)是基于雙極板產(chǎn)品的采樣,第4項是基于加工極板的材料采樣。在線性方面,該參數(shù)有更直接的意義,這兩個參數(shù)是電堆的重要參數(shù),體電阻率表征極板的導電性,接觸電阻是基于標準碳素紙和電極的綜合參數(shù)。
通過上面的整理解釋,雖然看起來比較完善,但仍有很多未盡事宜,如材料的熱導率、導流結(jié)構(gòu)和導流輪廓、涂層的厚度和附著力(結(jié)合強度)、涂層的接觸電阻和體電阻&腐蝕電流等的表征方式需要改變。據(jù)此,2021年5月又出現(xiàn)了新的補充單表T/CAAMTB XX-XXX《質(zhì)子交換膜燃料電池金屬雙極板試驗方法》,該單表目前處于征求意見階段,而該單表只針對金屬雙極板的補充,下面對補充板的單表進行進一步解讀。