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械強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，對炭紙進(jìn)行精確的厚度測試和拉伸強度測試，不僅是評估其質(zhì)量的重要手段，也是確保燃料電池高效運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。厚度均勻性決定了炭紙在電池組裝中的一致性，而拉伸強度則反映了其在加工和運行過程中的耐久性。本文將由濟(jì)南三泉中石詳細(xì)闡述炭紙厚度測試和拉伸強度測試的方法及其重要性。

厚度測試：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散效率和接觸電阻，因此厚度均勻性測試是炭紙質(zhì)量控制的核心環(huán)節(jié)。為了獲得準(zhǔn)確的測試結(jié)果，需使用高精度的測厚設(shè)備，并在測試前進(jìn)行嚴(yán)格的儀器校準(zhǔn)。測試過程中，需確保測厚儀的零點校準(zhǔn)準(zhǔn)確，并在每次測量后復(fù)核零點，以避免誤差累積。

在具體操作中，測試樣品的面積應(yīng)不小于100平方厘米，測量點至少為25個，且這些點需均勻分布在樣品表面，以全面反映厚度分布情況。測試時，測厚儀的測量頭應(yīng)緩慢下降，施加在樣品上的壓強控制在25kPa，以此條件下的厚度作為初始厚度值。測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。使用的測試設(shè)備：三泉中石的CHY-HS燃料電池炭紙厚度測試儀，其高精度和穩(wěn)定性能夠滿足嚴(yán)格的測試要求。

拉伸強度測試：評估機械耐久性的關(guān)鍵

炭紙在燃料電池的制造和運行過程中需要承受一定的機械應(yīng)力，因此拉伸強度測試是評估其機械性能的重要方法。炭紙的拉伸強度反映了其在加工、組裝及長期運行中的抗斷裂能力，是確保燃料電池結(jié)構(gòu)完整性的關(guān)鍵指標(biāo)。

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

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

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

總結(jié)

炭紙作為質(zhì)子交換膜燃料電池的關(guān)鍵材料，其厚度和機械強度的測試直接關(guān)系到電池的性能和壽命。通過規(guī)范的厚度測試，可以確保炭紙在電池組裝中的一致性和氣體傳輸效率；而通過拉伸強度測試，則能夠評估炭紙在機械應(yīng)力下的耐久性。這些測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)和長期穩(wěn)定運行奠定了基礎(chǔ)，同時，能夠進(jìn)一步提升測試的可靠性和效率，為燃料電池技術(shù)的持續(xù)發(fā)展提供有力支持。