质子交换膜是质子交换膜燃料电池的核心部件，在燃料电池内部，质子交换膜为质子的迁移和输送提供通道，使得质子经过膜从阳极到达阴极，与外电路的电子转移构成回路，向外界提供电流，因此质子交换膜的性能对燃料电池的性能起着非常重要的作用。质子交换膜的质量控制是质子交换膜燃料电池生产中的关键项目，今天我们依据《GB/T20042.3-2022质子交换膜燃料电池第3部分:质子交换膜测试方法》来详细的介绍一下质子交换膜的检测项目和测试方法。
一、力学性能测试
拉伸强度
在给定温度、湿度和拉伸速度下,在标准质子交换膜试样上施加拉伸力，质子交换膜试样断裂前所承受的拉伸力与试样的横截面面积的比值。
弹性模量
质子交换膜中,应力应变曲线上初始直线部分的斜率。
断裂拉伸应变
质子交换膜试样发生断裂时,原始标距单位长度的增量。
1、样品制备与调节
（1）质子交换膜样品应沿送试材料纵向和横向分别等间隔裁取，根据GB/T1040.3-2006规定的方法裁成一定尺寸的哑铃或长条形状。样品边缘应平滑无缺口。
（2）样品按每个试验方向为一组,每组样品数应满足3次有效试验的要求。
（3）按样品尺寸要求准确打印或画出标线。此标线应对样品不产生任何影响。
（4）质子交换膜样品应在温度为23℃+2℃，相对湿度为50%+5%的恒温恒湿条件下，放置时间至少4h。
2、测试方法
（1）在温度为23℃+2℃,相对湿度为50%+5%的恒温恒湿条件下，测量样品厚度。每个样品的厚度及宽度应在标距内测量3点，取其平均值。厚度测量精确度为+0.2%，宽度测量精确度为士0.5%。
（2）将质子交换膜样品置于MTL-500N智能电子拉力试验机夹具中,使样品纵轴与上、下夹具中心连线相重合，并将其夹紧。
（3）试验速度:测定拉伸强度和断裂伸长率时，可以采用不同的拉伸速度，在50mm/min~200mm/min范围内选取。对于每种拉伸速度,应分别适用单独的试样。
测定弹性模量时，MTL-500N智能电子拉力试验机选择的实验速度应使应变速率接近每分钟1%标距。
（4）样品断裂后,读取相应的负荷值。若样品断裂在标线以外的部位时，该次试验无效。
3、结果计算
根据拉伸应力-应变曲线及膜样品初始的厚度、宽度数据，按公式计算质子交换膜的拉伸强度、断裂拉伸应变和弹性模量。
二、180°剥离强度测试
质子交换膜试验样品呈长条状,纵向两边平行，试样宽度为15mm士0.1mm，长度不少于250mm;每组样条不少于5条。沿试样方向将复合层与基材预先剥离50mm,被剥开部分不应有明显损伤。
此项测试可采用MTL-500N拉力试验机，应使试样的破坏负载在满标负荷的15%~85%之间。力值示值误差不应大于1%。试验机应以上升速度为300mm/min+10mm/min或合适的速度连续剥离，并能自动记录有关位移和负荷。
根据测试过程记录的剥离力F，按照公式计算试验样品的180°剥离强度:
f=F/15
三、气体透过率测试
气体透过率
在恒定温度和单位压力差下,稳定透过时,单位时间内透过质子交换膜试样单位面积的气体的体积。
气体透过系数
在恒定温度和单位压力差下，在稳定透过时，单位时间内透过试样单位厚度、单位面积的气体的体积。
此项测试可选用米莱仪器研发生产的OGT-G3压差法气体渗透仪来进行检测，采用真空法测试原理，适用于各种包装材料、高阻隔材料等在各种温度条件下气体透过率及扩散系数、溶解度系数、渗透系数的测定。
测试方法
（1）将压差法气体渗透仪的高压室和低压室分离，把真空油脂均匀涂抹在低压室试验台测试标志线之外的区域。
（2）将一片按照要求裁切好的中速定性滤纸放置于低压室试验台空穴的正上方。
（3）将准备好的质子交换膜样品分别平整贴附于涂有油脂的低压室试验台上,确保样品与油脂接触区域无气泡产生。
（4）将高压室与低压室紧密闭合,开启水浴循环,温度控制装置设定温度为23℃。
（5）开启气体渗透仪电源开关，打开仪器计算机操作软件，运行安全气体(氮气或其他惰性气体)置换过程，时间不低于600s。
（6）安全气体置换结束后，切换阀门，通入高纯氢气，同时开启真空泵,高压室和低压室同时抽空脱气至10Pa以下。
（7）关闭隔断阀,打开试验气瓶和气源开关向高压室充试验气体高压室的气体压力应在1.0x10Pa~1.1x105Pa范围内。压力过高时,应开启隔断阀排出。
（8）脱气结束后,仪器自动关闭高、低压室排气阀，开始透气试验。
（9）剔除试验开始的非线性渗透阶段，记录低压室的压力变化值AP和试验时间t。
（10）继续试验直到在相同的时间间隔内的低压室压力变化保持恒定，达到稳定透过。至少取3个连续时间间隔的压差值,求其算数平均值,以此计算该试样的气体透过率及气体透过系数。
四、厚度均匀性测试
质子交换膜的厚度均匀性测试采用精度不低于0.1微米的CHY-CU薄膜测厚仪来进行。
测试样品可以为正方形或圆形，有效面积至少为100cm2样品应无折皱、缺陷和破损。在温度为23℃士2℃,相对湿度为50%士5%条件下放置12h以上。
测试方法
（1）每次测量前应校准测厚仪的零点,且在每个试样测量后应重新检查其零点。
（2）测量时将测量头平缓放下，避免样品变形。测试过程测试头施加在样品表面的强度在0.7N/cm2~2N/cm之间选取。
（3）在温度为23℃+2℃，相对湿度为50%+5%的恒温恒湿环境中进行测试。每100cm样品的测试点不少于30个，且均匀分布。测试点距离样品边缘应大于5mm。每组样品至少3个。
（4）数据处理
样品的厚度均匀性用厚度值与最小值之差以及相对厚度偏差表示。
以上内容我们详细分析了质子交换膜的检测项目和测试方法、细节等，想了解更多质子交换膜检测知识可咨询济南米莱仪器！
