了解燃料电池用碳纸的力学性能的检测——碳纸弯曲、剥离测试全面讲解

随着对环保和可再生能源需求的不断增加，质子交换膜燃料电池（PEMFC）作为一种新型绿色能源，日益受到人们的关注和重视。作为PEMFC的核心组件之一，膜电极组件（MEA）中的气体扩散层（GDL）起着重要作用。而碳纸作为GDL的一种常用基材，具有高导电性、耐腐蚀性和出色的尺寸稳定性，因此备受研究者和生产厂家的青睐。

其中，常用的GDL 基材主要有: 碳纸碳布、炭黑纸、金属材料等，其中碳纸因其具有高导电性、耐腐蚀性及其出色的尺寸稳定性，是作为 GDL基材的理想材料。

本文科准测控小编将介绍碳纸强度性能的检验方法--碳纸材料进行三点弯曲和 180°剥离强度测试。

一、测试目的

了解碳纸强度性能的检验方法对于开发和规模化生产具有重要意义，因为具有较好强度的碳纸不仅可以为MEA的安装提供保障，还可以稳定整个电极的结构，延长燃料电池的使用寿命。

二、测试标准

《GB/T 20042.7-2014 质子交换膜燃料电池第7部分碳纸特性测试方法》

三、测试办法

1、碳纸三点弯曲测试

1）测试仪器

A、万能试验机

B、三点弯曲夹具

2）试验条件

试验温度:室温20C左右

试验夹具:1KN 塑料三点弯曲夹具

载荷传感器:50N (0.5级)

试验速率:5mm/min

3）测试过程及结果

本次测试中宽度为5mm，试样平均厚度为0.18 mm，参考《GB/T20042.7-2014 质子交换膜燃料电池第7部分碳纸特性测试方法》的部分要求和客户的个性需要，碳纸三点弯曲试验选择1KN 塑料三点弯曲夹具，上下支辊半径5mm，下跨距设定为 60mm。根据碳纸轻薄脆弱的特点和客户要求，设定预加载为0.01N，随后以5 mm/min 的速度开始加载直到载荷值掉落，测试结束后获取断裂点载荷，并通过编辑公式获取抗弯强度。

抗弯强度计算公式如下：

式中

To- 抗弯强度，单位为兆帕(MPa);

F-弯曲断裂负荷值单位为牛(N);

L-支座跨距，单位为毫米(mm);

Wcp- 试样的宽度，单位为毫米(mm);

d-在一定压强下，样品的平均厚度,单位为毫米(mm)。

2、碳纸180°剥离测试

1）测试仪器

A、万能试验机

B、180°剥离夹具

2）试验条件

试验温度:室温20°C左右

试验夹具:1KN气动双推夹具

载荷传感器:100N (0.5 级)

试验速率:10 mm/min

3）测试过程及结果

剥离试样碳纸本体厚度为0.18 mm，宽度为 10 mm，根据碳纸本身特性和碳纸客户的要求，测试选用1KN气动拉伸夹具来完成拉伸测试。上夹具夹住胶带引出端，下夹具夹住基板下部。根据碳纸轻薄脆弱的特点，设定预加载为 0.005 kef，然后以10 mm/min，设定到胶带从碳纸上完成剥离。记录下一定行程中碳纸的平均载荷与剥离强度。其中剥离强度(kgf/cm)=剥离平均载荷(kgf)/剥离宽度 (cm)。

总结

综上所述，使用万能试验机，配合专用夹具和附件，能够满足《GB/T 20042.7-2014 质子交换膜燃料电池 第7部分碳纸特性测试方法》的部分要求和行业客户的测试要求，配合三点弯曲.180°剥离各种不同的夹具与附件，可以满足客户对碳纸进行抗弯，抗剥离强度测试的需要。

以上就是小编介绍的燃料电池用碳纸弯曲、剥离力学性能的测定内容，希望可以给大家带来帮助！如果您还想了解更多关于燃料电池用碳纸拉伸压缩测试、专用碳纸的制备和性能测试等问题，欢迎您关注我们，也可以给我们留言和私信，科准测控技术团队为您免费解答！

审核编辑 黄宇