燃料電池 | 固態聚合物膜燃料電池中電解質膜的耐久性測試

電解質膜是固態聚合物燃料電池中不可或缺的組成部分，已有大量的技術開發研究，致力於強化電解質膜的功能，尤其著重於水分含量、滲透性及化學安定性。

同時，由於需要考量電解質壓力及溫度波動的外力影響，機械特性的評估也日益重要。

本篇說明使用 Shimadzu Microservo 疲勞試驗機，對電解質膜進行重複拉伸負荷的耐久性測試。

評估電解質膜的耐久性，一個方法是在重複外力作用下，分析其機械特性的變化。此方法以車載燃料電池為樣品，模擬電解質中來自壓力波動及溫度波動的熱膨脹，所導致的電解質膜偏移。

在耐久性測試中，我們以 5 Hz 正弦波形式的應力 (靜態拉伸測試得到的 85%、90%、95% 拉伸強度)，重複施加於未使用過的樣品。疲勞壽命是依據夾具間的距離逐漸增加至 50% 的循環次數進行評估。

圖 2 顯示電解質膜疲勞測試的 S-N 曲線，縱軸表示重複施加於樣品的最大應力，橫軸表示夾具間的距離逐漸增加至 50% (10 mm 伸長量) 的循環次數。

上述測試結果無法精確估計電解質膜在 50% 變形的疲勞壽命，但可藉由增加負荷的程度，以及每個負荷程度的受測樣品數量，估算抗熱膨脹及外力的耐久性。

Microservo Electromagnetic Force Micro Material Tester

Shimadzu 微小電磁力疲勞試驗機為可對聚合物、電子元件和其他小樣品施加重複的微載荷之桌上型儀器，可以分析電解質膜在恒溫、恆濕環境中相對於外力的耐久性。電磁載入機構的閉環伺服控制提供了對微力的精確控制。這提供了低至毫克/亞微米級的動態力模式，測試過程中，可以安裝不同的顯微鏡進行觀察。