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原文传递一种有序电极的氧传质阻力测试方法

专利名称：	一种有序电极的氧传质阻力测试方法
摘要：	本发明涉及一种有序电极的氧传质阻力测试方法。该方法首先通过磁控溅射制备有序电极，制备成膜电极后，通过优化测试条件测试其在不同氧气浓度下的极限电流密度，根据测得的极限电流密度计算氧气传质阻力。此方法成功的测出低铂有序电极制备成MEA后其内部氧气传质阻力，对于研究低铂有序电极氧传输具有重大意义。尤其适用于质子交换膜燃料电池领域低铂有序电极氧气传质阻力的测试。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	武汉理工大学
发明人：	王雅东;韩凯凯;郭伟;潘牧
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-11T00:00:00+0800
申请号：	CN201910346110.6
公开号：	CN110320252A
代理机构：	湖北武汉永嘉专利代理有限公司
代理人：	乔宇
分类号：	G01N27/26(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路122号
主权项：	1.一种有序电极的氧传质阻力测试方法，其特征在于：包括以下步骤： (a)利用磁控溅射技术在气体扩散层上直接溅射Pt制备有序电极作为阴极然后制备膜电极； (b)将膜电极置于单电池夹具中，并装上燃料电池测试台进行测试； (c)设置电池工作温度，工作背压，阴阳极气流量，阴阳极加湿度； (d)阳极通入氢气，阴极通入氮氧混合气，设置阴极气体的氧气浓度为6％，电流从0开始缓慢增加，直到电压出现急剧下降，记录此时的电流密度即极限电流密度； (e)逐渐增加氧气浓度，并重复步骤(d)的操作，得到不同氧气浓度下的极限电流密度值； (f)基于上述测得的极限电流密度值计算氧气传质阻力。 2.根据权利要求1所述的有序电极的氧传质阻力测试方法，其特征在于：步骤(a)中，磁控溅射制备的有序电极为低铂有序电极，其Pt载量为0.02～0.1mg/cm2。 3.根据权利要求1所述的有序电极的氧传质阻力测试方法，其特征在于：步骤(b)中单电池夹具选用流道有效尺寸为2*1cm2的直形流场；单电池的组装压缩率为15％～25％。 4.根据权利要求1所述的有序电极的氧传质阻力测试方法，其特征在于：步骤(c)中测试条件为电池工作温度60～80℃，阴阳极气流量为1.5～2.0L/min，气体背压为50～200KPa。 5.根据权利要求1所述的有序电极的氧传质阻力测试方法，其特征在于：步骤(c)中阴阳极加湿度设置为50％～60％。 6.根据权利要求1所述的有序电极的氧传质阻力测试方法，其特征在于：步骤(e)中，氧气浓度范围为6％～49％。 7.根据权利要求1所述的有序电极的氧传质阻力测试方法，其特征在于：步骤(e)中，逐渐增加氧气浓度为8、12、16、21、25、30、35、40、45、49％。 8.根据权利要求1所述的有序电极的氧传质阻力测试方法，其特征在于：步骤(d)中：在给定的氧气浓度下从零开始缓慢增加电流，电压开始下降，当电压下降到0.1～0.2V时，此时电压难以稳定并急剧下降至零，记录此时的电流密度即为极限电流密度。 9.根据权利要求1所述的有序电极的氧传质阻力测试方法，其特征在于：步骤(e)中，测试完一个氧气浓度的极限电流后，通一段时间的氮气到电压下降到0.1V以排出电池中的水分，然后改变氧气浓度测试下一个极限电流密度。 10.根据权利要求1所述的有序电极的氧传质阻力测试方法，其特征在于：步骤(f)利用下述公式计算氧气传质阻力Rtot(s/m)：其中上述公式中Pabs是气体绝对压力(Pa)；是水的饱和蒸气压(Pa)；是氧气占总气体百分数；R是气体常数(J·mol-1K-1)；F是法拉第常数(C·mol-1)，T是电池的温度(K)，Ilim是极限电流密度值(A·m-2)。
所属类别：	发明专利