質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）作為一種高效、清潔的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)，其核心組件之一——炭紙（又稱氣體擴(kuò)散層基材）在電池性能中起著至關(guān)重要的作用。炭紙的厚度均勻性和機(jī)械強(qiáng)度直接影響燃料電池的氣體傳輸、電子導(dǎo)通以及整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。因此，對(duì)炭紙進(jìn)行精確的厚度測(cè)試和拉伸強(qiáng)度測(cè)試，不僅是評(píng)估其質(zhì)量的重要手段，也是確保燃料電池高效運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。厚度均勻性決定了炭紙?jiān)陔姵亟M裝中的一致性，而拉伸強(qiáng)度則反映了其在加工和運(yùn)行過(guò)程中的耐久性。本文將由濟(jì)南三泉中石詳細(xì)闡述炭紙厚度測(cè)試和拉伸強(qiáng)度測(cè)試的方法及其重要性。

厚度測(cè)試：確保一致性的基礎(chǔ)

炭紙的厚度直接影響燃料電池的氣體擴(kuò)散效率和接觸電阻，因此厚度均勻性測(cè)試是炭紙質(zhì)量控制的核心環(huán)節(jié)。為了獲得準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果，需使用高精度的測(cè)厚設(shè)備，并在測(cè)試前進(jìn)行嚴(yán)格的儀器校準(zhǔn)。測(cè)試過(guò)程中，需確保測(cè)厚儀的零點(diǎn)校準(zhǔn)準(zhǔn)確，并在每次測(cè)量后復(fù)核零點(diǎn)，以避免誤差累積。

在具體操作中，測(cè)試樣品的面積應(yīng)不小于100平方厘米，測(cè)量點(diǎn)至少為25個(gè)，且這些點(diǎn)需均勻分布在樣品表面，以全面反映厚度分布情況。測(cè)試時(shí)，測(cè)厚儀的測(cè)量頭應(yīng)緩慢下降，施加在樣品上的壓強(qiáng)控制在25kPa，以此條件下的厚度作為初始厚度值。測(cè)量頭的接觸面積需大于1平方厘米，通常建議為2平方厘米，以確保測(cè)試的穩(wěn)定性。此外，為防止樣品受壓變形或損壞，操作需輕柔且規(guī)范。使用的測(cè)試設(shè)備：三泉中石的CHY-HS燃料電池炭紙厚度測(cè)試儀，其高精度和穩(wěn)定性能夠滿足嚴(yán)格的測(cè)試要求。

拉伸強(qiáng)度測(cè)試：評(píng)估機(jī)械耐久性的關(guān)鍵

炭紙?jiān)谌剂想姵氐闹圃旌瓦\(yùn)行過(guò)程中需要承受一定的機(jī)械應(yīng)力，因此拉伸強(qiáng)度測(cè)試是評(píng)估其機(jī)械性能的重要方法。炭紙的拉伸強(qiáng)度反映了其在加工、組裝及長(zhǎng)期運(yùn)行中的抗斷裂能力，是確保燃料電池結(jié)構(gòu)完整性的關(guān)鍵指標(biāo)。

在拉伸強(qiáng)度測(cè)試中，首先需按照標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)量樣品的平均厚度，以確保后續(xù)計(jì)算的準(zhǔn)確性。樣品裁剪成長(zhǎng)條形，尺寸為70mm×10mm，并根據(jù)炭紙的纖維方向分為縱向和橫向（若無(wú)明顯方向性，可隨機(jī)選擇一個(gè)方向）。裁剪時(shí)需保證樣品邊緣平整，避免引入初始缺陷。

測(cè)試時(shí)，樣品被固定在拉伸試驗(yàn)機(jī)的上下夾具之間，夾具中心線需與樣品受力方向保持一致，確保樣品在拉伸過(guò)程中始終處于同一平面。為防止樣品在夾具處滑動(dòng)或斷裂，夾具內(nèi)需襯墊橡膠等彈性材料，以提供均勻的夾緊力。拉伸試驗(yàn)以恒定的速率（10mm/min）進(jìn)行，直至樣品斷裂。測(cè)試結(jié)束后，記錄斷裂時(shí)的負(fù)荷值，并計(jì)算拉伸強(qiáng)度。若樣品在夾具附近（標(biāo)線±5mm范圍內(nèi)）斷裂，該數(shù)據(jù)視為無(wú)效，需重新測(cè)試。

每組測(cè)試需包含至少5個(gè)有效樣品，以確保數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)可靠性。使用的測(cè)試設(shè)備：三泉中石的XLW-500N燃料電池炭紙拉伸強(qiáng)度測(cè)試儀，其精準(zhǔn)的力學(xué)測(cè)量系統(tǒng)能夠滿足高標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試需求。

總結(jié)

炭紙作為質(zhì)子交換膜燃料電池的關(guān)鍵材料，其厚度和機(jī)械強(qiáng)度的測(cè)試直接關(guān)系到電池的性能和壽命。通過(guò)規(guī)范的厚度測(cè)試，可以確保炭紙?jiān)陔姵亟M裝中的一致性和氣體傳輸效率；而通過(guò)拉伸強(qiáng)度測(cè)試，則能夠評(píng)估炭紙?jiān)跈C(jī)械應(yīng)力下的耐久性。這些測(cè)試方法不僅為炭紙的質(zhì)量控制提供了科學(xué)依據(jù)，也為燃料電池的規(guī)模化生產(chǎn)和長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)，能夠進(jìn)一步提升測(cè)試的可靠性和效率，為燃料電池技術(shù)的持續(xù)發(fā)展提供有力支持。