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
- 中国标准分类号（CCS）K82
- 国际标准分类号（ICS）
- 实施日期2015-07-01
- 文件格式PDF
- 文本页数24页
- 文件大小533.88KB
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质子交换膜燃料电池第7部分：炭纸特性测试方法
国家标准 GB/T20042.7一2014 质子交换膜燃料电池 第7部分:炭纸特性测试方法 Protonexchangemembranefueleells Part7:Iestethodofcarbonpaperproperties 2014-12-05发布 2015-07-01实施 国家质量监督检监检疫总局 发布 国家标准花管理委员会国家标准
GB/T20042.7一2014 目 次 前言 范围 规范性引用文件 术语、定义和符号 测试准备 测试仪器和器具 厚度均匀性测试 电阻测试 机械强度测试 透气率测试 10孔隙率测试 表观密度测试 11 面密度测试 12 13粗糙度测量 14测试报告 附录A(资料性附录)测试准备 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 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
GB/T20042.7一2014 前 言 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;科学院大连化学物理研究所、机械工业北京电工技术经济研究所、新源 动力股份有限公司,武汉邮电科学研究院、清华大学,武汉理工新能源有限公司、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
GB/T20042.7一2014 质子交换膜燃料电池 第7部分;炭纸特性测试方法 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,粗糙度测试和测 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
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/T1o0.3一206塑料拉伸性能的谢定第了部分;薄膜和博片的试验条件 GB/T13465.2一2002不透性石墨材料抗弯强度试验方法 GB/T20042.1一2005质子交换膜燃料电池术语 GB/T28816-2012燃料电池术语 术语、定义和符号 3.1 术语和定义 GB/T20042.1一2005及GB/T28816一2012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thro ugh-planeresistivity 炭纸厚度方向的电阻率,单位为毫欧厘米(mQ cm 3.1.2 平面方向电阻率in-planeresistiity 炭纸平面方向的电阻率,单位为毫欧厘米(mQ”em) 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[ml”mm/(cmhmmHg)]
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/cm')
GB/T20042.7一2014 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bulkdensity 炭纸质量与表观体积的比值,单位为克每立方厘米(w/ cm)
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surfaee roughneSS 炭纸表面微小峰谷的微观不平度
通常用一个取样长度L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(Am) 注:轮的中线(见图1的X)包括轮的算术平均中线和轮廓的最小二乘中线两种
轮郫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,使轮席上各点至一条该线的距离平方和为最小 Ra 图1轮廓的中线及Ra示意图 3.1.8 导热系数thermalconduetivity 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/(mK门
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 测量数据点数 样品的质量 M 样品的长度 cm L w
样品的宽度 mm 厚度均匀性 在一定压强下的样品平均厚度 mm 在一定压强下,某一点样品的厚度测量值 mm 在一定压强下,样品的厚度标准偏差 mm 离散系数,反映单位均值上的离散程度
GB/T20042.7一2014 表1(续) 符号 定义 单位 电阻 样品平面方向的电阻率 mQ
cm p 不同部位电阻率测量值 m2cm 样品厚度校正系数 样品形状校正系数 样品垂直方向的电阻率 nmQcm 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 mn 阻的总和 R 两个铜电极本体电阻、样品与两个电极间的接触电阻总和 mQcm 样品与两个电极之间的接触面积 em 机械强度 T 样品的拉伸强度 MP F 样品断开时记录的负荷 T 抗弯强度 MPa N 弯曲断裂负荷值 支座跨距 mm % -定压力下样品的压缩率 -定压力下的厚度 mmm d 样品的初始厚度,即压力接近零时的厚度 mm 透气率 mlmm/ 样品的透气率 cmh
mmHg 在压差p,一p
下气体通过样品的体积流速 mL/min 测试样品时,微量压差计示数 Pa 空白样品的微量压差计示数 Pa p 孔隙率 % 样品的孔隙率 炭纤维的密度 pce g/cm 密度 密度 g/cm" 面密度 g/cm" 粗糙度 轮廓算术平均偏差 Ra am IY 轮廓上各点到轮廓中线纵坐标绝对值 m
GB/T20042.7一2014 表1(续 符号 定义 单位 轮廓曲线上选取的数据点 Ra 平均轮廓算术平均偏差 Am 选取的取样长度的个数 轮廓的最大高度,即最大轮廓峰高和最大轮廓谷深之 R 和 m 最大轮廓峰高,轮帛最高点到中线的距离最大值 m Rp" R 最大轮谷深,轮宪最低点到中线的距离最大值 m RE 平均轮廓的最大高度 Am 导热系数 导热系数 W/mK 传导的热量 样品上下表面的稳定温度差 K 传导热量的时间 样品的面积 m 厚度为时,仪器的电阻测量值,即样品垂直方向电阻和两个样品与电极间的接触电 m9 Rmt 阻及两个镀金电极电阻的总和 样品1的平均厚度 cm 厚度为a
时,仪器的电阻测量值,即样品垂直方向电阻和两个样品与电极间的接触电 mQ Rml 阻及两个镀金电极电阻的总和 样品2的平均厚度 cm 测试准备 4.1样品准备 4.1.1尺寸为25cm(5cm×5cm)的测试样品数量不少于20个;尺寸为100cm(10cm×10cm)的测 试样品数量不少于15个
样品形状和尺寸也可由测试双方协商决定
4.1.2样品应无褶皱、划痕和破损
4.1.3每一项测试至少测试3次(确保得到3个有效值). 4.1.4样品从可重复的同一批次或不同批次中抽取
4.1.5将样品置于丙酮溶液中浸泡0.5h,除去其表面及内部的油分和灰分,随后将其置于烘箱中于 120C干燥至少2h
4.2测试准备 4.2.1对于每项试验来说,应选择符合精度要求的检测仪器及设备,以便将设备误差减到最小 4.2.2试验开始前,应由测试方和材料制造商协商试验条件
如果没有规定,应参照附录A或附录B 中的试验确定条件和内容进行测试和记录
4.2.3如无特殊说明,测试环境分别为:温度为5笔40C,相对湿度为10%90%
GB/T20042.7一2014 测试仪器和器具 本部分给出的试验方法使用的仪器和器具及其精度要求如下 -测厚仪:;用于测量样品的厚度,精度为士2Am; -长度测量仪:用于测试样品的长度和宽度,精度为士0.02n mm; 精密电子天平,用于测试样品的质量,精度为士0.lmg; -四探针电阻率测试仪:用于测试样品平面方向的电阻率,精度为士0.1mQcm; -低电阻测试仪,用于测试样品的垂直方向电阻,精度为士0.01; mQ
机械性能试验机,用于测试样品的拉伸强度和弯曲强度,力精度为其量程士0.5%; 机械性能试验机,用于测试样品的压缩强度,力精度为其量程士0.5% 密度计:用于测试样品的密度,精度为士0.002g/cm'
表面粗糙度轮廓仪,精度为士0.1 Mm; 微压差计;用于测试压差,精度为士2Pa 微量调节阀;用于调节进气流量,精度为其满量程的士1%; -气体流量计;用于测量气体流量,精度为其满量程的士1%， 厚度均匀性测试 6.1测试方法 6.1.1每次测量前应校准测厚仪的零点,且在每组试样测量后应重新检查其零点
6.1.2将测厚仪的测量头平缓放下,避免样品变形和破损,进行测试
6.1.3测厚仪的测量头与样品之间保持一定的压强,记录厚度值
注:推荐压强为5N/enm
6.1.4样品尺寸不小于100cnm',且每个25cm样品不少于9个测试点,且测试点应均匀分布
6.2数据处理 6.2.1样品的厚度均匀性用厚度最大值与最小值之差厚度标准偏差和厚度离散系数表示
6.2.2平均厚度按式(1)计算 二 式中: -在一定压强下的样品平均厚度,单位为毫米(mm); d 在一定压强下,某一点样品的厚度测量值,单位为毫米(mm); -测量数据点数
7 6.2.3厚度标准偏差由式(2)表示 d" 式中: 在一定压强下,样品的厚度标准偏差,单位为毫米(m mm a 在一定压强下,样品的平均厚度,单位为毫米(n mm
GB/T20042.7一2014 在一定压强下,某一点样品的厚度测量值,单位为毫米( mm -测量数据点数
6.2.4厚度离散系数由式(3)表示 ×100% 3 = 式中: 离散系数,反映单位均值上的离散程度; 在一定压强下,样品的厚度标准偏差,单位为毫米(mm); 在一定压强下,样品的平均厚度,单位为毫米(mm). 取3个有效样品为一组.计算出平均值作为试验结果
电阻测试 7.1平面方向电阻率测试 7.1.1测试方法 7.1.1.1利用长度测量仪测量样品的长度和宽度
7.1.1.2按照第6章方法测量样品的平均厚度a
7.1.1.3测量前先校准四探针电阻率测试仪的零点
7.1.1.4将样品放置在仪器的测量台上,将测试仪的测量头轻轻放下,使探针接触到样品表面
7.1.1.5分别在样品靠近边缘和中心的至少5个不同部位进行测量,并记录测量值 7.1.1.根据样品的形状及厚度,查取相应的校正系数,计算出电阻平面方向的电阻率 7.1.2数据处理 按式(4)计算平面方向的电阻率 2 (p×G×D 4 0in 式中 样品平面方向的电阻率,单位为毫欧厘米(mncm) 0in 不同部位电阻率测量值,单位为毫欧厘米(mncm): 0 样品厚度校正系数 -样品形状校正系数; 测试的数据点数
注:G和D的取值可以参照S/T10314一1992中所述的方法进行计算，一般也可从仪器使用说明附表中查到
7.2垂直方向电阻率测试 7.2.1测试方法 7.2.1.1按照第6章方法测量样品的平均厚度a
7.2.1.2将样品装在图2所示测试装置中的两个测量电极之间
测量电极为金电极或镀金的铜电极
7.2.1.3压强每增加0.05MPa,用低电阻测试仪测量两电极之间的电阻值
不同压强下的电阻值记录 为Rm 7.2.1.4直到当前测得的电阻值与前一电阻测试值的变化率不大于5%时,则认为达到电阻的最小值，
GB/T20042.7一2014 停止测试
注;推荐测量压强范围为0.05MPa一4.0MPa
压力 镀金电极 镀金电极 压力 注样品放置在两块电极之间,在电极两侧施加一定的压强,通过记录不同压强下的电流和电压值,得到不同施加 压强下的电阻值
电极采用金电极或镀金金属,样品不能伸到电极之外. 图2垂直方向电阻测试示意图 7.2.2数据处理 按式(5)计算垂直方向的电阻率: R
S 2R 5) 式中 样品垂直方向的电阻率,单位为毫欧厘米(mQ cm p 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阻的 R 总和,单位为毫欧(mn). -样品与两个电极之间的接触面积,单位为平方厘米(em'); S R 两个铜电极本体电阻、样品与两个电极间的接触电阻总和,单位为毫欧平方厘米mQ cm=). 注;R
可以用同种材料,不同厚度的炭纸,通过式(D.1)计算得到,见附录D所示
本实验采用金电极或镀金铜块， R
数值较小,也可以忽略
a 在一定压强下,样品的平均厚度,单位为厘米(mm)
取3个样品为一组,计算出平均值作为试验结果
机械强度测试 8.1拉伸强度测试 8.1.1样品测试 8.1.1.1按GB/T1040.32006中的规定,将试样分成纵向和横向没有方向的样品任意取一种方向) 等间隔裁取一定尺寸(70mm×10mm)的长条形试样
8.1.1.2采用长度测量仪测量每个试样的宽度W
8.1.1.3按照第6章方法测量样品的平均厚度a
8.1.1.4将试样置于试验机的两夹具中(如图3所示)
试验机上、下夹具的中心线应与试样受力的方 向平行,且在受力过程中保持试样在同一平面
测试过程中,试样不得在夹具内滑动,试验夹具也不应 引起试样在夹具处断裂
夹具内应衬橡胶之类的弹性材料
GB/T20042.7一2014 上夹具 标线 下夹具 图3试样在夹具中的位置 8.1.1.5在机械性能试验机上进行拉伸强度试验
拉伸速度应在10mm/min~100mm/min范围内
8.1.1.6样品断裂后,读取相应的负荷值
若试样在标线士5mm内某处断裂时,表示试样夹持不正 该结果应弃去不计
8.1.1.7样品按每个试验方向为一组,每组样品数应满足5次有效试验的要求
8.1.2数据处理 根据读取的断裂最大负荷及相应的样品宽度,按式(6)计算样品的拉伸强度 Fs T，= w,×a 式中: T 样品的拉伸强度,单位为兆帕(MPa); F -样品断开时记录的负荷,单位为牛顿(N); w
-样品的宽度,单位为毫米(mm); -在一定压强下,样品的平均厚度,单位为毫米(mm)
每批样品取5个试样为一组,计算出平均值作为试验结果
8.2抗弯强度测试 8.2.1样品测试 8.2.1.1按测试要求截取一定尺寸的送试材料作为样品
注样品的长度应不小于支座跨距
依据第6章方法测量样品的平均厚度 8.2.1.2 8.2.1.3采用长度测量仪测量样品的宽度和长度
调整支座跨距,将制备好的样品放在支座上,且使试验机压头、支座轴向垂直于试样,参照 8.2.1.4 GB/T13465.22002应用三点弯曲法对样品抗弯强度进行测试
um/min的加载速度均匀且无冲击地施加负荷,直至试样断 8.2.1.5试验机压头以0,01mm/min 10mm 裂,读取断裂负荷值
8.2.2数据处理 按式(7)计算抗弯强度 3F×I T，= 2W×d
GB/T20042.7一2014 式中: T -抗弯强度,单位为兆帕(MPa); -弯曲断裂负荷值,单位为牛(N); -支座跨距,单位为毫米(n mm; w
试样的宽度,单位为毫米(n mm; 在一定压强下,样品的平均厚度,单位为毫米(mm) 取3个有效样品为一组,计算出平均值作为试验结果 8.3压缩特性测试 截取与试验机的平板夹具截面尺寸相同的送试材料作为样品
8.3.1 8.3.2将样品装在两块光滑的平板夹具之间
测试过程中,在两块夹具的外侧施加压强,压强每增加 001MPa记录一个夹具位移值和样品的厚度d
,直到测得的位移值与前一压强下的测试位移值的变 化率小于或等于5%时,则认为达到最小值,停止测试
8.3.3数据处理 按式(8)计算样品的压缩率 dl，一d d×100% 8 do 式中: -定压强下的压缩率,% -定压强下的厚度,单位为毫米(mm) d， 样品的初始厚度,即压强接近零时的厚度,单位为毫米(mm). d 取3个有效样品为一组,计算出平均值作为试验结果
透气率测试 测试器具 9.1 试验中使用的仪器要求如图4:
GB/T20042.7一2014 说明 气源; 微量调节阀 夹具; 样品 夹具; 流量计; 微压差计
注:测试池由两块具有气体进口和出口及凹槽的不锈钢板夹具组成,样品放置在两夹具中间,两侧形成气室
气体 进人测试池在样品的两侧流动,从而可以维持样品两侧保持一定的压力差
进气流量主要通过微量调节阀控 制,两侧的压力差主要通过微压差计控制,气体的流量由气体流量计测量,可以为质量流量计、皂泡流量计或皮 膜流量计 图4测试样品透气率的装置示意图 9.2测试方法 依据第6章方法测量样品的平均厚度 9.2.1 9.2.2将样品放置在两片相同大小的中空边框之间,边框的中间孔尺寸为4cm×4cm,在一定温度、压 力下压制成边缘不漏气的样品/边框组件
组件压制过程,保证样品有效部分不变形、破损
9.2.3将压好的样品/边框组件装人两侧带有进气、出气口的平板夹具之间,使两侧形成气室,测试气 密性
两个平板夹具均应具有密封元件
9.2.4将没有外漏的测试池,按照图4所示的试验装置示意图安装在试验装置上
注:外漏的检测参照GB/T20042.52009进行
9.2.5调节微量调节阀,用微量压差计控制一定的压差,在室温和一定的压力差下稳定至少5min,根 据流量计示数,计算流速V.,微量压差计示数 注推荐压差为5Pa一50Pa 9.2.6将与9.2.3中相同大小的中空边框压制成测试组件,压制条件同9.2.3
9.2.7按照9.2.4中方法组装后进行测试
在同9.2.5相同的流速V、下,读取空白样品微量压差计的 示数力,对测试结果进行校正
9.3数据处理 用公式(9)计算样品的透气率 60V,×d V 9 D×0.0075 6又p
一p 10
GB/T20042.7一2014 式中: V -样品的透气率,单位为毫升毫米每平方厘米小时毫米汞柱[ml”mm/cmh”mmlHg] V 在压差p,一)下气体通过样品的体积流速,单位为毫升每分(ml/min) -样品的平均厚度,单位为毫米(mm); -测试样品时,微量压差计示数,单位为帕(Pa); p -空白样品的微量压差计示数,单位为帕(Pa)
po 取3个有效样品为一组,计算出平均值作为试验结果 10 孔隙率测试 10.1 测试方法 10.1.1按4.1准备样品
10.1.2依据第6章方法测量样品的平均厚度,利用长度测量仪测量样品的长度(L)和宽度(w.) 利用精密电子天平称量样品的质量NM
10.1.3将正庚烧和二澳乙婉配成一定体积分数的混合液,注人具塞量简内
10.1.4将样品纤维剪碎,并用玛瑙研钵碾压粉碎至长度小于2mm,放人具塞量筒内的混合液中,用玻 璃棒搅拌,使纤维分散在混合液中,盖上磨口塞,将其放人25C士1C的恒温水浴里,具塞量筒的塞及 颈部要露出水面
10.1.5观察混合液,若纤维在混合液内上浮或下沉,则需要相应加人正庚烧或二溴乙婉以调节混合 液密度,直至纤维在混合液内均匀悬浮
10.1.6将混合液静置4h后,若纤维仍均匀分布于混合液内,用密度计测量该温度下混合液的密度,即 为纤维的密度值(p)
10.2数据处理 按式(10)计算样品的孔隙率: M 100% 10 PL,w.a 式中: -样品的孔隙率,%; 样品的质量,单位为克(g); M -炭纤维的密度,单位为克每立方厘米(g/em') pPc 样品的长度,单位为厘米(cm); Lp w
样品的宽度,单位为厘米(e em; -样品的平均厚度,单位为厘米(em) 取3个有效样品为一组,计算出平均值作为试验结果 11 表观密度测试 11.1测试方法 11.1.1使用精密电子天平称量样品的质量M 根据第6章方法测量样品的平均厚度司 11.1.2 用长度测量仪测量样品的长度(L)和宽座(w. 11.1.3 1
GB/T20042.7一2014 11.2数据处理 按式(l1)计算样品的密度: M (11) p L×W×d 式中 样品的密度,单位为克每立方厘米(g/em'): P M -样品的质量,单位为克(g); L， -样品的表观长度,单位为厘米(ecm); W -样品的表观宽度,单位为厘米(cm); p 样品在一定压强下的平均厚度,单位为厘米(cm). 取3个有效样品为一组,计算出平均值作为试验结果
1 面密度测试 12.1测试方法 12.1.1采用长度测量仪测量样品的长度(L)和宽度(w,. 12.1.2用分析天平称量样品的质量M
12.2数据处理 按式(12)计算样品的面密度: M .(12 0. L×W 式中 样品面密度,单位为克每平方厘米(g/em" ” p
-样品质量,单位为克(g); M 样品的表观长度,单位为厘米(em); Lp 样品的表观宽度,单位为厘来(cm) w
取3个样品为一组,计算出平均值作为试验结果
粗糙度测量 1 13.1测试方法 13.1.1按4.1准备样品
13.1.2将样品放置于表面粗糙度轮廓仪的测试台上
13.1.3通过粗糙度的等级确定取样长度和行程长度,选取轮廓中线
13.1.4在一定取样长度L内,测试表面轮廓曲线,读取曲线上各点到轮廓中线的距离Y
13.1.5在评定长度范围内,测出m个取样长度L的粗糙度轮廓曲线,计算表面粗糙度
13.2数据处理 13.2.1轮廓算术平均偏差按式(13)计算 Iy 、 Ra 13 1， 12
GB/T20042.7一2014 式中: Ra -轮廓算术平均偏差,单位为微米(m); IY -轮廓上各点到轮廓中线纵坐标绝对值,单位为微米(pm); -轮廓曲线上选取的数据点
n， 注:Ra一般可以在仪器上直接读取
13.2.2平均轮算术平均偏差按式(14)计算 瓦-Re (14 1我 式中 Ra -平均轮廓算术平均偏差,单位为微米(Am) Ra -第i个取样长度内的轮廓算术平均偏差,单位为微米(Am); 选取的取样长度的个数
n 13.2.3轮廓的最大高度R:按式(15)计算 15 R=R十R 式中: R: 轮廓的最大高度,即最大轮廓峰高和最大轮廓谷深之和,单位为微米(Am); Rp -最大轮廓峰高,轮廓最高点到中线的距离最大值,单位为微米(Am); R -最大轮廓谷深,轮廓最低点到中线的距离最大值,单位为微米(Am). 注:R:值可以直接由仪器读取
13.2.4平均轮廓的最大高度按式(16)计算 ==R R 16 n
式中: 丽 平均轮廓的最大高度,单位为微米(Am); R -第i个取样长度内的轮廓的最大高度,单位为微米(um); 选取的取样长度!
的个数
n 取3个有效样品为一组,计算出平均值作为试验结果 14 测试报告 根据所做试验,试验报告应提供足够多的、正确的、清晰和客观的数据用来进行分析和参考
报告 中应包含各章中所有的数据
报告有三种形式;摘要式、详细式和完整式
每个类型的报告都应包含相 同的标题页和内容目录
试验报告可按照附录B所提供的格式进行编写
13
GB/T20042.7一2014 附 录A 资料性附录 测试准备 A.1概述 本附录描述在进行测试之前应该考虑的典型项目
对于每项试验来说,应选择高精度的检测仪器 及设备,以便将设备误差减到最小
应准备一个书面的测试计划,下列各项应该列人测试计划: 目的; a D 测试规范; e)测试人员资格,测试人员应进行操作培训,并有操作仪器的经验,并应熟知安全操作规程 d) 质量保证标准(符合ISO9000和相关标准); 结果不确定度(符合IEC/ISO检测值不确定度的表述指南); fD 对测量仪器及设备的要求; g测试参数范围的估计; h)数据采集计划
A.2数据采集和记录 为满足目标误差要求,数据采集系统和数据记录设备应满足采集频次与采集速度的需要,其性能应 优于性能试验设备
14
GB/T20042.7一2014 附 录 B 资料性附录 试验报告 B.1概述 根据所做试验,试验报告应提供足够多的、正确的、清晰和客观的数据用来进行分析和参考
报告 中应包含各章中所有的数据
报告有三种形式;摘要式,详细式和完整式
每个类型的报告都应包含标 题页和内容目录
B.2报告内容 B.2.1标题页 标题页应介绍下列各项信息 a)国家标准代号; b)样品名称、材料组成,规格 试样状态调节及测试标准环境; c) 试验机型号; D 每次测试的结果以及结果的平均值 试验日期、人员
标题页应包括下列内容 报告编号;(可选择 报告的类型(摘要式.详细式和完整式 报告的作者" 试验者， -报告日期 试验的场所; 试验的名称; 试验日期和时间 试验申请单位
B.2.2内容目录 每种类型的报告都应提供一个目录
B.3报告类型 B.3.1摘要式报告 摘要式报告应包括下列各项数据 -试验的目的; -试验的种类,仪器和设备 15
GB/T20042.7一2014 所有的试验结果; -每个试验结果的不确定因素和确定因素; 摘要性结论
B.3.2详细式报告 详细式报告除包含摘要式报告的内容外,还应包括下列各项数据 -试验操作方式和试验流程图; -仪器和设备的安排、布置和操作条件的描述; 仪器设备校准情况; 用图或表的形式说明试验结果 试验结果的讨论分析
B.3.3完整式报告 完整式报告除了包含详细内容,还应有原始数据的副本,此外还应包括下列各项 -试验进行时间 用于试验的测量设备的精度
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GB/T20042.7一2014 c 附 录 资料性附录 导热系数测试 C.1测试仪器 任何满足条件的导热系数测试仪均可
垂直方向导热系数测试所需仪器范围至少为 0.5w/mK)10.0w/(mK),精度为士0.1w/(Km);平面方向导热系数所需仪器测量范围至 少为5w/mK)~50w/ mK),精度至少为士0.5w/mK). 导热系数采用导热系数仪进行测试,一般包括两个等温板装置、一个或多个热流传感器和必要的环 境条件控制设备组成,包括冷热等温面、热流传感器和可控环境,如图C.1所示
温差测量的不确定性 应处于实际温差的士0.5%范围之内
传感器准确度为最小输出的士0.5%
]热流传感器 加热板 样品 散热板 热流传感器 图C.1带两个热流传感器和一个试样的装置 c.2测厚仪和长度测量仪 试验中使用的仪器和精度要求为 测厚仪;精度为士2um,用于测试样品的厚度; -长度测量仪:精度为士0.02mm,用于测试样品的长度和宽度
样品准备 C.3.1将样品置于丙酮溶液中浸泡0.5h,除去炭纸表面及内部的油分和灰分,随后将其置于烘箱中于 120C干燥至少2
c3.2剪裁一定尺寸的炭纸作为样品
样品形状和尺寸应与加热盘和冷却盘的形状和尺寸相同
C.3.3样品数量为5个(保证得到3个有效值),应无褶皱、划痕和破损
C.3.4样品应由可重复的统一批次或不同批次抽样
C.3.5用绝热材料封闭试样边缘,从而将边缘热损失降低到可接受水平
C.4测试方法 C.4.1垂直方向导热系数 C.4.1.1利用长度测量仪测试待测样品的尺寸,计算样品的面积A
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GB/T20042.7一2014 C.4.1.2利用测厚仪测量样品的厚度a
C.4.1.3用长度测量仪和测厚仪测量仪器散热盘的直径和厚度
C.4.1.4将n个样品重叠后,放置在导热系数测试仪中
样品的表面应与仪器的散热盘紧密接触
注，样品的个数"应由仪器要求确定
C.4.1.5操作仪器,在样品厚度方向形成温度的梯度分布
C.4.1.6测量加热板和散热板的温度T、T和热量与时间等参数
C.4.1.7数据处理 按式(c.1)计算导热系数; Qnl C.1 T一T)1A 式中: 导热系数,单位为瓦每米开尔文[w/(m
K)] 传导的热量,单位为焦(J); 样品的平均厚度,单位为米(m); 样品的个数,单位为米(m); 洼;”由仪器对样品厚度的要求决定 T！ 样品上下表面的稳定温度差,单位为开尔文(K) -传导热量的时间,单位为秒(s s; -样品的面积,单位为平方米(m= 取3个有效样品为一组,计算出平均值作为试验结果 注:部分仪器可直接读出导热系数
平行方向导热系数 C.4.2 C.4.2.1利用长度测量仪测试待测样品的尺寸,计算样品的面积A
C.4.2.2利用测厚仪测量样品的厚度a
C.4.2.3用长度测量仪和测厚仪测量仪器散热盘的直径和厚度
C.4.2.4将测试样品放置在导热系数测试仪中,测试仪的散热板应与样品的横截面接触,如图C.2 所示 图c.2实验器具和样品 C.4.2.5操作仪器使在平行于样品表面的方向上一段距离L内形成温度的梯度分布,测量加热板和散 热板的温度T、T，和热量与时间等参数 18
GB/T20042.7一2014 C.5数据处理 按式(C.2)计算导热系数: QL (c.2 T-T)A 式中 -导热系数,单位为瓦每米开尔文[w/mK)]; -传导的热量,单位为焦J); 样品的长度,单位为米(m); 样品上下表面的稳定温度差,单位为开尔文(K)7 传导热量的时间,单位为秒(s) 样品的与仪器接触面的面积,单位为平方米(m')
取3个有效样品为一组,计算出平均值作为试验结果
注部分仪器可直接读出导热系数 19
GB/T20042.7一2014 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 两个铜电极本体电阻、样品与两个电极间的接触电阻总和可以按照式(D.1)计算 Rd
一Ra)s (D.1 R
= 2(d一d 式中: -两个铜电极本体电阻、样品与两个电极间的接触电阻总和,单位为毫欧平方厘米 R
mQcm'); 厚度为a时,仪器的电阻测量值,即样品垂直方向电阻、两个铜电极本体电阻和样品与两 Rm 个电极间的接触电阻的总和,单位为毫欧(mQ); a 样品1的平均厚度,单位为厘米(cm); 厚度为d，时,仪器的电阻测量值,即样品垂直方向电阻、两个铜电极本体电阻和样品与两 Rma 个电极间的接触电阻的总和,单位为毫欧(mQ) a
样品2的平均厚度,单位为厘米(cm); 样品与两个电极之间的接触面积,单位为平方厘米(em'. S 注，至少取4个不同厚度的样品进行测试
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GB/T20042.7一2014 参 考 文 献 [1]G;B/T131一2006产品几儿何技术规范(GPS)技术产品文件中表面结构的表示法 [2 GB/T1038一2000塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法压差法 [31 GB/T3505一2000产品几何技术规范(GPS)表面结构轮廓法术语、定义及表面结构 参数 [打 质子交换膜燃料电池第5部分;膜电极测试方法 GB/T20042.52009 []s1/T10314一1992直流四探针电阻率测试仪通用技术条件
质子交换膜燃料电池第7部分：炭纸特性测试方法GB/T20042.7-2014
质子交换膜燃料电池是一种新型清洁能源设备，具有高效、节能、环保等优点。其中炭纸作为电极材料之一，在电化学反应中发挥着重要作用。因此，炭纸的特性测试方法对于质子交换膜燃料电池的研究和开发具有非常重要的意义。
目前，国内外普遍采用的炭纸特性测试方法是符合GB/T20042.7-2014标准的方法。该标准规定了炭纸的基本特性测试方法，包括密度、孔隙度、气渗透性、导电性等指标。
炭纸的密度测试方法主要是通过称重法来测量样品的密度。孔隙度测试方法则是采用比表面积法或氮气吸附法来测量样品的孔隙度。气渗透性测试方法则通过测量炭纸在不同压力下的气体流量来确定其气渗透性指标。导电性测试方法则是通过四探针法或电化学阻抗谱法来测量样品的导电性。
除了以上基本特性测试方法外，还有一些其他的特性测试方法。例如炭纸的微结构分析方法，可以采用扫描电镜、透射电镜等技术进行研究。此外，对于炭纸的机械性能测试和耐腐蚀性能测试也非常重要，这些指标可以通过拉伸试验、弯曲试验、电化学腐蚀试验等方法来测定。
总之，炭纸特性测试方法是质子交换膜燃料电池研究的重要环节。通过对炭纸特性的深入研究，可以更好地了解炭纸在电极中的作用机理，从而为质子交换膜燃料电池的性能提升和工程应用奠定坚实基础。
