CN220231568U - 一种质子交换膜质子传导率测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种质子交换膜质子传导率测试装置，包括电导池、左电极和右电极，所述电导池内部设有测试溶液，所述电导池顶端安装有盖板，所述盖板和电导池之间设有密封圈，所述左电极和右电极对称插接在盖板上，所述左电极和右电极中部均设有铜导线，且所述左电极和右电极底端均设有Pt片，所述铜导线下端连接Pt片，所述铜导线和Pt片的接触部分由绝缘层进行整体包裹，仅暴露出Pt片测试面，所述Pt片测试面设有挡板，所述左电极和右电极之间底部设有质子交换膜，所述质子交换膜夹在Pt片与挡板之间并通过螺栓和螺帽固定，且所述质子交换膜不穿孔，所述质子交换膜底部***测试溶液中，所述左电极和右电极不接触测试溶液。

Description

一种质子交换膜质子传导率测试装置

技术领域

本实用新型涉及全钒液流电池技术领域，具体为一种质子交换膜质子传导率测试装置。

背景技术

质子交换膜是全钒液流电池的核心部件之一，起着阻隔正、负极活性物质，避免交叉共混，同时导通离子形成电池内部导电回路的作用。在硫酸体系的全钒液流电池中，导电离子为质子(H⁺)。质子交换膜质子传导性直接影响全钒液流电池的性能，优良的质子传导性可以降低电池的内阻和欧姆极化，提高电池的电压效率，是衡量质子交换膜性能的一个重要指标。

一般采用交流阻抗法测试质子传导率，目前已公开的质子交换膜的质子传导率常见测试方法有两种：第一种是NB/T42080-2016全钒液流电池用离子传导膜测试方法，采用3电极交流阻抗法测试质子交换膜垂直方向的电导率，但该方法测试的不是面内质子传导率，不易与常见的质子传导率数据进行对比，且装置结构复杂、成本较高；第二种是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，测试的质子传导率反映了质子在膜内迁移能力的大小，但导出电极会与溶液接触，无法避免溶液内阻对测量值的影响，且装置的导出材料均需镀金，成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种质子交换膜质子传导率测试装置，旨在改善现有质子交换膜测试装置的导出电极与溶液接触，无法避免溶液内阻对测量值的影响，且装置的导出材料均需镀金，成本高的问题。

本实用新型是这样实现的：

一种质子交换膜质子传导率测试装置，包括电导池、左电极和右电极，所述电导池内部设有测试溶液，所述电导池顶端安装有盖板，所述盖板和电导池之间设有密封圈，所述左电极和右电极对称插接在盖板上，所述左电极和右电极中部均设有铜导线，且所述左电极和右电极底端均设有Pt片，所述铜导线下端连接Pt片，所述铜导线和Pt片的接触部分由绝缘层进行整体包裹，仅暴露出Pt片测试面，所述Pt片测试面设有挡板，所述左电极和右电极之间底部设有质子交换膜，所述质子交换膜夹在Pt片与挡板之间并通过螺栓和螺帽固定，且所述质子交换膜不穿孔，所述质子交换膜底部***测试溶液中，所述左电极和右电极不接触测试溶液。

优选的，所述电导池顶部设有凸边，且所述凸边上表面设有密封槽，且所述凸边靠近边缘的位置设有多个螺栓孔。

优选的，所述盖板中部对称设有两个穿孔，且所述盖板底部对齐螺栓孔的位置设有固定槽。

优选的，所述铜导线是双层套筒结构，外部为绝缘层，内部为铜线，所述铜导线上端部分的铜线裸露。

优选的，所述绝缘层设置在Pt片的内侧面，所述挡板设置在Pt片的外侧面，所述挡板大小与Pt片一致。

优选的，所述绝缘层、螺栓、螺母、挡板均为聚四氟乙烯材质。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、左电极和右电极之间设有质子交换膜，测试时只需要将质子交换膜底部***电解液中即可对质子交换膜的导电率进行测试，这种结构避免了左电极和右电极与电解液接触，有效地排除了溶液内阻对测量值的影响，使得结果更加准确。

2、左、右电极间距由盖板上两孔间距离决定，位置相对固定，不必每次都要依赖人为测量，可减少人为误差，能够实现准确稳定的质子传导率测试。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的电导池的结构示意图；

图3是本实用新型的盖板的结构示意图；

图4是本实用新型左电极和右电极配合的结构示意图。

图中：1、电导池；11、凸边；12、密封槽；13、螺栓孔；2、盖板；21、固定槽；22、穿孔；3、密封圈；4、右电极；41、铜导线；42、质子交换膜；43、螺栓；44、螺帽；5、左电极；51、Pt片；52、挡板。

具体实施方式:

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图和具体实施例，做进一步的说明：

实施例1

如图1和图4所示，一种质子交换膜42质子传导率测试装置，包括电导池1、左电极5和右电极4，电导池1内部设有测试溶液，电导池1便于存放测试溶液。电导池1顶端安装有盖板2，盖板2和电导池1之间设有密封圈3，左电极5和右电极4对称插接在盖板2上，盖板2便于安装左电极5和右电极4，方便左电极5和右电极4的安装和拆卸，也便于左电极5和右电极4上下调节。密封圈3是方便对电导池1和盖板2之间进行密封。左电极5和右电极4中部均设有铜导线41，且左电极5和右电极4底端均设有Pt片51，铜导线41下端连接Pt片51，铜导线41和Pt片51的接触部分由绝缘层进行整体包裹，仅暴露出Pt片51测试面，Pt片51测试面设有挡板52，铜导线41便于与Pt片51接通，从而方便进行测试工作。质子交换膜42夹在Pt片51与挡板52之间并通过螺栓43和螺帽44固定，且质子交换膜42不穿孔22，这种结构是方便安装和拆卸质子交换膜42，便于更换新的质子交换膜42。质子交换膜42底部***测试溶液中，左电极5和右电极4不接触测试溶液，这样可以有效地避免了左电极5和右电极4与电解液接触，有效地排除了溶液内阻对测量值的影响，使得结果更加准确。

工作原理：装配左电极5、右电极4以及盖板2，裁取一定大小的长方形质子交换膜42；装配质子交换膜42与左电极5和右电极4之间底部通过螺栓43和螺帽44进行固定，使质子交换膜42紧贴Pt片51的1/4面积，保持两电极固定在质子膜上的同一高度，避开穿孔并拧紧螺帽44。向电导池1内注入测试溶液，将装配好的左电极5、右电极4、盖板2、质子膜装配在电导池1上，调节左电极5、右电极4和质子膜的整体高度，使质子膜部分浸入溶液中，且保证左电极5、右电极4不接触溶液。通过电化学工作站，测试质子膜的阻抗，计算质子传导率。与现有技术相比，本申请左电极5和右电极4之间设有质子交换膜42，测试时只需要将质子交换膜42底部***电解液中即可对质子交换膜42的导电率进行测试，这种结构避免了左电极5和右电极4与电解液接触，有效地排除了溶液内阻对测量值的影响，使得结果更加准确。

实施例2

如图1和图4所示，一种质子交换膜42质子传导率测试装置，包括电导池1、左电极5和右电极4，电导池1内部设有测试溶液，电导池1便于存放测试溶液。电导池1顶端安装有盖板2，盖板2和电导池1之间设有密封圈3，左电极5和右电极4对称插接在盖板2上，盖板2便于安装左电极5和右电极4，方便左电极5和右电极4的安装和拆卸，也便于左电极5和右电极4上下调节。密封圈3是方便对电导池1和盖板2之间进行密封。左电极5和右电极4中部均设有铜导线41，且左电极5和右电极4底端均设有Pt片51，铜导线41下端连接Pt片51，铜导线41和Pt片51的接触部分由绝缘层进行整体包裹，仅暴露出Pt片51测试面，Pt片51测试面设有挡板52，铜导线41便于与Pt片51接通，从而方便进行测试工作。质子交换膜42紧贴Pt片51的1/4面积，夹在Pt片51与挡板52之间并通过螺栓43和螺帽44固定，且质子交换膜42不穿孔 22，这种结构是方便安装和拆卸质子交换膜 42，便于更换新的质子交换膜42。质子交换膜42底部***测试溶液中，左电极5和右电极4不接触测试溶液，这样可以有效地避免了左电极5和右电极4与电解液接触，有效地排除了溶液内阻对测量值的影响，使得结果更加准确。

如图2所示，电导池1顶部设有凸边11，凸边11是方便配合盖板2，便于通过螺栓43安装盖板2。且凸边11上表面设有密封槽12，密封槽12是方便安装密封圈3，便于电导池1与盖板2之间密封。且凸边11靠近边缘的位置设有多个螺栓孔13，螺栓孔13是方便通过螺栓43固定电导池1与盖板2。

如图3所示，盖板2中部对称设有两个穿孔22，穿孔22是方便安装左电极5和右电极4。且盖板2底部对齐螺栓孔13的位置设有固定槽21，固定槽21便于配合螺栓43，方便通过螺栓43将电导池1固定在盖板2上。

如图4所示，铜导线41是双层套筒结构，外部为绝缘层，内部为铜线，铜导线41上端部分的铜线裸露。这种结构可以使得铜导线41使用具有一定的安全性，同时铜导线41上端部分的铜线裸露时方便配合鳄鱼夹使用。绝缘层设置在Pt片51的内侧面，挡板52设置在Pt片51的外侧面，挡板52大小与Pt片51一致。这种结构是方便挡板52和绝缘层能够准确且稳定的配合Pt片51使用。绝缘层、螺栓43、螺母、挡板52均为聚四氟乙烯材质，这种材质的部件可以有效地绝缘，避免部件导电影响测试结果。

以上仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种质子交换膜质子传导率测试装置，包括电导池(1)、左电极(5)和右电极(4)，其特征在于，所述电导池(1)内部设有测试溶液，所述电导池(1)顶端安装有盖板(2)，所述盖板(2)和电导池(1)之间设有密封圈(3)，所述左电极(5)和右电极(4)对称插接在盖板(2)上，所述左电极(5)和右电极(4)中部均设有铜导线(41)，且所述左电极(5)和右电极(4)底端均设有Pt片(51)，所述铜导线(41)下端连接Pt片(51)，所述铜导线(41)和Pt片(51)的接触部分由绝缘层进行整体包裹，仅暴露出Pt片(51)测试面，所述Pt片(51)测试面设有挡板(52)，所述左电极(5)和右电极(4)之间底部设有质子交换膜(42)，所述质子交换膜(42)夹在Pt片(51)与挡板(52)之间并通过螺栓(43)和螺帽(44)固定，且所述质子交换膜(42)不穿孔，所述质子交换膜(42)底部***测试溶液中，所述左电极(5)和右电极(4)不接触测试溶液。

2.根据权利要求1所述的一种质子交换膜质子传导率测试装置，其特征在于，所述电导池(1)顶部设有凸边(11)，且所述凸边(11)上表面设有密封槽(12)，且所述凸边(11)靠近边缘的位置设有多个螺栓孔(13)。

3.根据权利要求2所述的一种质子交换膜质子传导率测试装置，其特征在于，所述盖板(2)中部对称设有两个穿孔(22)，且所述盖板(2)底部对齐螺栓孔(13)的位置设有固定槽(21)。

4.根据权利要求1所述的一种质子交换膜质子传导率测试装置，其特征在于，所述铜导线(41)是双层套筒结构，外部为绝缘层，内部为铜线，所述铜导线(41)上端部分的铜线裸露。

5.根据权利要求1所述的一种质子交换膜质子传导率测试装置，其特征在于，所述绝缘层设置在Pt片(51)的内侧面，所述挡板(52)设置在Pt片(51)的外侧面，所述挡板(52)大小与Pt片(51)一致。

6.根据权利要求5所述的一种质子交换膜质子传导率测试装置，其特征在于，所述绝缘层、螺栓(43)、螺母、挡板(52)均为聚四氟乙烯材质。