ICS27.070 CCS K 82 中华人民共和国国家标准 GB/T20042.32022 代替GB/T20042.3—2009 质子交换膜燃料电池 第3部分：质子交换膜测试方法 Proton exchange membrane fuel cell-- Part 3:Test method for proton exchange membrane 2022-10-01实施 2022-03-09发布 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T20042.3—2022 目 次 前言 引言 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 厚度均匀性测试 4.1 测试仪器 4.2 样品制备与状态调节 4.3 测试方法 4.4 数据处理 质子传导率测试 5 5.1 测试仪器 5.2 样品制备与状态调节 5.3 测试方法 5.4 数据处理 6离子交换当量（EW）测试 6.1 仪器与设备 6.2 样品准备 6.3 测试方法 6.4 数据处理 透气率测试 7 7.1 测试仪器 7.2 样品制备 7.3 测试方法 7.4 数据处理 拉伸性能测试 8 8.1 仪器与设备 8.2 样品制备与调节 8.3 测试方法 8.4 结果表示和计算 9180°剥离强度测试 10 9.1 测试仪器 9.2 样品制备与调节 10 9.3 测试方法 10 9.4 试样结果的表示 GB/T20042.3—2022 10 溶胀率测试 12 10.1 测试仪器 12 10.2 样品制备与状态调节 10.3 测试方法 12 10.4 数据处理 12 11 吸水率测试 13 11.1 概述 11.2 测试仪器 11.3 样品制备 13 11.4 测试方法 13 11.5 数据处理 附录A（资料性） 测试准备 A.1 概述 A.2 数据采集和记录 14 附录B（资料性） 测试报告 15 B.1 概述· B.2 报告内容 15 B.3 报告类型· GB/T20042.3—2022 前言 起草。 本文件是GB/T20042《质子交换膜燃料电池》的第3部分。GB/T20042已经发布了以下部分： 一第1部分：术语； 一第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； 一第5部分：膜电极测试方法； ——第6部分：双极板测试方法； 一 第7部分：炭纸特性测试方法。 GB/T20042.3一2009相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下： 修改部分术语及定义（见3.1、3.2、3.3、3.9、3.10，2009年版的3.1~3.5）。 一增加部分术语及定义（见3.4、3.5、3.6、3.7、3.8）； 章）； 一力学性能区分横向和纵向，增加弹性模量和断裂伸长率指标（见8.4.2和8.4.3）： 一透气率采用压差法进行测试（见第7章）； 一增加180°剥离强度测试（见第9章）； 一溶胀率区分横向、纵向和Z轴方法（见第10章）： 修改卡尺精度为0.02mm（见4.1.2、5.1.2、8.1.3.2、10.1.22009年版的4.1.2、5.1.2、8.1.3.2、 9.1.2)。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国电器工业协会提出。 本文件由全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会（SAC/TC342）归口。 本文件起草单位：山东东岳未来氢能材料股份有限公司、中国科学院大连化学物理研究所、上海交 通大学、武汉理工大学、山东国创燃料电池技术创新中心有限公司、中国质量认证中心、华北电力大学、 技术研究院、苏州科润新材料股份有限公司、上海亿氢科技有限公司、上海捷氢科技有限公司、北京氢璞 创能科技有限公司、浙江高成绿能科技有限公司、中车青岛四方机车车辆股份有限公司、北京长征天民 高科技有限公司、无锡威孚高科技集团股份有限公司、长城汽车股份有限公司保定氢能检测分公司、淄 博市计量技术研究院、山东标准化协会。 本文件主要起草人：张永明、邹业成、俞红梅、刘烽、侯明、邢丹敏、王刚、刘建国、李赏、陈文淼、张亮、 陈耀、杨大伟、王海波、王军、刘佳、朱俊娥、侯向理、李艳昆、靳殷实、张义煌、王益群、马强、董亮星、 来永钧。 本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为： -2009年首次发布为GB/T20042.3—2009； —一本次为第一次修订。 II GB/T20042.3—2022 引言 鉴于质子交换膜燃料电池技术发展，为服务质子交换膜燃料电池发电系统上下游制造商及其用户， GB/T20042提供了统一的术语及定义，并针对质子交换膜燃料电池堆及其关键零部件提供了统一的 试验方法 GB/T20042《质子交换膜燃料电池》由以下七部分构成： 第1部分：术语。界定了质子交换膜燃料电池技术及其应用领域内使用的术语和定义； 一第2部分：电池堆通用技术条件。给出了质子交换膜燃料电池堆的通用技术要求、试验方法、 检验规则等内容； 第3部分：质子交换膜测试方法。给出了质子交换膜燃料电池中质子交换膜厚度均匀性、质子 传导率等测试方法； 第4部分：电催化剂测试方法。给出了质子交换膜燃料电池电催化剂铂含量、电化学活性面积 等测试方法； 一第5部分：膜电极测试方法。给出了质子交换膜燃料电池膜电极厚度均匀性、Pt担载量等测 试方法； 第6部分：双极板测试方法。给出了质子交换膜燃料电池双极板气体致密性、抗弯强度、密度 等测试方法： 一一第7部分：炭纸特性测试方法。给出了质子交换膜燃料电池炭纸厚度均匀性、电阻、机械强度 等测试方法。 IV 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 1范围 本文件描述了质子交换膜燃料电池用质子交换膜的厚度均匀性测试、质子传导率测试、离子交换当 量测试、透气率测试、拉伸性能测试、溶胀率测试和吸水率测试。 本文件适用于各种类型的质子交换膜 2规范性引用文件 2 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文 件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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（ISO527-3： 1995,IDT) GB/T14462005 纤维增强塑料性能试验方法总则 GB/T20042.1一2017质子交换膜燃料电池第1部分：术语 3 术语和定义 GB/T20042.1一2017界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 质子传导率 protonconductivity 膜传导质子的能力，是电阻率的倒数。 注1：质子传导率是衡量膜的质子导通能力的一项电化学指标，它反映了质子在膜内迁移能力的大小。 注2：质子传导率的单位为西门子每厘米（S/cm）。 3.2 离子交换当量 量equivalentweight,EW 含有1mol质子的干态膜质量。 注1：它与表示离子交换能力大小的离子交换容量IEC（IonExchangeCapacity）成倒数关系，体现了质子交换膜内 的酸浓度。 注2：离子交换当量的单位为克每摩尔（g/mol)。 3.3 拉伸强度 Etensile strength 在给定温度、湿度和拉伸速度下，在标准膜试样上施加拉伸力，试样断裂前所承受的最大拉伸力与 试样的横截面面积的比值 注1：横向拉伸强度：表示平行于膜卷轴向的膜的拉伸强度，用6TD表示。 注2：纵向拉伸强度：表示垂直于膜卷轴方向的膜的拉伸强度，以MD表示。 1 GB/T20042.3—2022 3.4 弹性模量 量modulus of elasticity in tension 质子交换膜中，应力应变曲线上初始直线部分的斜率。 注1：横向拉伸弹性模量：表示平行于膜卷轴向的膜的拉伸弹性模量，用ETp表示。 注2：纵向拉伸弹性模量：表示垂直于膜卷轴方向膜的拉伸弹性模量，以EM表示。 注3：推荐应力应变曲线上应变分别为e=0.5%和e=2.5%的两个点的斜率为弹性模量。 注4：弹性模量用E表示，单位为兆帕（MPa）。 3.5 断裂拉伸应变 tensilestrainatbreak 试样发生断裂时，原始标距单位长度的增量。 注1：横向断裂拉伸应变：表示平行于膜卷轴向的膜的断裂拉伸应变，用eTD表示。 注2：纵向断裂拉伸应变：表示垂直于膜卷轴方向膜的断裂拉伸应变，以EMD表示。 注3：断裂拉伸应变用e表示，单位为无量纲的比值或百分数（%）。 3.6 180°剥离强度 peelingforceat180angle 在剥离角度为180的剥离条件下，一定宽度测试样条以一定速度连续剥离时所需要的载荷。 注：180°剥离强度的单位为牛每毫米（N/mm）。 3.7 气体透过率 gaspermeationrate 在恒定温度和单位压力差下，稳定透过时，单位时间内透过试样单位面积的气体的体积。 注：气体透过率用标准温度和压力下的体积值表示，单位为立方厘米每平方米天帕[cm/（m·d·Pa)]。 3.8 气体透过系数 gas permeation coefficient 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。 注：气体透过系数用标准温度和压力下的体积值表示，单位为立方厘米厘米每平方米秒帕[cm²·cm/（cm·s·Pa)]。 3.9 吸水率wateruptake 在给定温度下单位质量干膜的吸水量。 注：吸水率以%表示。 3.10 溶胀率swellingrate 在给定温度下相对于干膜在横向、纵向和厚度方向的尺寸变化 注